автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Методы и средства измерений волновых параметров устройств на основе ненаправленных датчиков

На правах рукописи

Налькин Максим Евгеньевич

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ВОЛНОВЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ НЕНАПРАВЛЕННЫХ ДАТЧИКОВ

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород - 2003

Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете

Научный руководитель-дл.н., профессор Никулин С.М.

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Андриянов A.B. к.1 .н., с.н.с. Козлов В.А.

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследона|ельский инештуг физико-технических и радиотехнических измерений (ГП ВНИИФ'П'И), Москва

Защита состоится 26 июня 2003 г. в 15°" часов на заседании диссертационного совета Д.212.165.01 в Нижегородском государственном техническом университете по адресу: 603600, Н. Новгород, ул. Минина, д. 24.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Нижегородского государственного технического университета

Автореферат разослан 23 мая 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета.^-^¿¿¿¿'''Т^.Калмык В.А.

Подписано в печать 21.05.03. Формат 60x84 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч. -изд. л. 1,0. Тираж 80 экз. Заказ 396.

Нижегородский государственный технический университет. Типография НГТУ. 603600, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

Актуальность темы. Развитие САПР СВЧ, автоматизация производства СВЧ элементов, повышение качественных показателей разрабатываемых устройств, сокращение сроков разработки электронных изделий требуют создания новых точных и высокопроизвбдительных средств I, измерений. В настоящее время точность существующих анализаторов СВЧ

цепей во многом достигается за счет использования дорогих высококачественных СВЧ узлов, которые в последнее время практически ( достигли своего совершенства, что, по всей видимости, вызвало

определенный застой в области развития СВЧ измерений, наметившийся в последние несколько лет.

Применение высокопроизводительной вычислительной техники позволяет коренным образом изменить характер проведения эксперимента, перенеся обработку большого количества измерительной информации на ЭВМ. Для эффективной реализации возможностей компьютера, данные должны претерпевать как можно меньше этапов предварительной обработки. В противном случае, компьютер имеет возможность лишь управлять процессом измерений, выполняя рутинные операции, а погрешность, внесенная в первичную измерительную информацию цепями аналоговой обработки, остается практически нескомпенсированной и по-прежнему определяется качеством СВЧ узлов.

В настоящее время в России сложилась такая ситуация, что находящиеся в эксплуатации скалярные и векторные анализаторы СВЧ цепей морально и физически устарели, новые образцы серийно не выпускаются и весьма недешевы, а приборы зарубежного производства имеют стоимость, делающую их практически недосягаемыми для отечественных потребителей. На этом фоне наиболее актуальной представляется задача создания | принципиально нового прибора, не имеющего в своем составе дорогостоящих

СВЧ компонент, обладающего достаточно широким спектром функциональных возможностей, пригодного для решения большого круга г инженерных задач. И, что очень важно, прибор должен быть максимально

автоматизирован.

Цель работы состоит в разработке методов и средств измерений волновых параметров рассеяния материалов и устройств, ориентированных на автоматизацию процесса измерения, оптимальную обработку измерительной

информации. I иос. НАЦИОНАЛЬНА*!

I БИБЛИОТЕКА [

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследование и разработка малогабаритного широкополосного рефлектометра на основе ненаправленных (зондовых) датчиков;

- разработка методов и алгоритмов калибровки рефлектометра для проведения измерений в режиме качания частоты;

- разработка метода и эффективных алгоритмов измерения параметров взаимных и невзаимных четырехполюсников;

- оценка требований к узлам и исследование достижимых погрешностей измерения.

Методы исследования. При выполнении работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Результаты теоретических исследований базируются на теории СВЧ цепей, теории функций комплексного переменного, методах аппроксимации числовых рядов, матричных методах, методах компьютерного моделирования (включая метод эквивалентных схем, имитационное моделирование). Для построения моделей и проверки их адекватности по большому числу параметров использовался эмпирический метод на основе натурного макетирования.

Научная новизна

1. Предложена, исследована и разработана концепция синтеза малогабаритного широкополосного многополюсного рефлектометра. Разработанные алгоритмы и программное обеспечение позволяют проводить параметрический синтез рефлектометра на основе широкополосных зондов электрического и магнитного взаимодействия;

2. Предложен и исследован метод калибровки многополтосного рефлектометра для проведения измерений при качании частоты;

3. Предложен, исследован и разработан высокоэффективный метод измерения волновых параметров рассеяния взаимных и невзаимных четырехполюсников;

4. Предложен принципиально новый способ расширения динамического диапазона измерений коэффициента передачи методами многополюсной рефлектометрии, основанный на сочетании режимов амплитудного и гомодинного детектирования;

5. Сформулированы основные требования к узлам прибора, приведены оценки достижимых пределов и погрешностей измерений

Практическая ценность. Результаты проведенных исследований послужили базой для разработки промышленного автоматизированного анализатора СВЧ цепей в стандартном коаксиальном канале и открытом пространстве.

I Практическое использование. Работа выполнялась в соответствии с

планом работы лаборатории СВЧ измерений кафедры "Компьютерные технологии в проектировании и производстве" при ФГУП "Специальное ' конструкторское бюро радиоизмерительной аппаратуры". Результаты работы

внедрены в ФГУП "Специальное конструкторское бюро радиоизмерительной аппаратуры" при разработке серийного автоматизированного анализатора СВЧ цепей с многополюсными рефлектометрами. Акт внедрения содержится в Приложении 1 диссертации.

Обоснованность и достоверность результатов работы. Все положения, выносимые на защиту, прошли экспериментальную проверку. Адекватность предлагаемых в работе моделей подтверждается сравнением результатов теоретических и экспериментальных исследований. Основные результаты работы реализованы в экспериментальном макете анализатора СВЧ цепей.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- "Методы и средства измерений физических величин", V Всероссийская научно-техническая конференция. Н. Новгород, НИ У, 2000;

- Научно-техническая конференция факультета информационных систем и технологий, Н. Новгород, НГТУ, 2001;

- "Физика и технические приложения волновых процессов", Международная научно-техническая конференция, Самара, СГУ, 2001;

- Научно-техническая конференция факультета информационных систем и технологий, Н. Новгород, НГТУ, 2002;

- "Новые технологии в радиоэлектронике и системах управления", ' Международная научно-техн. конф., Н. Новгород, 2002;

- "Голубая Ока", 7-я Нижегородская сессия молодых ученых, Н. Новгород, 2002 г;

- "Актуальные проблемы электронного приборостроения", VI Международная научно-техн. конф, Новосибирск, Новосибирский государственный технический университет, 2002;

- "Будущее технической науки Нижегородского региона", региональный молодежный научно-технический форум, Н Новгород, 2002;

- "Голубая Ока", 8-я Нижегородская сессия молодых ученых, Н. Новгород, 2003.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, получены 2 свидетельства на полезные модели.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов по работе, библиографического списка из 124 наименований и приложения. Общий объем работы- 125 страниц. На защиту выностится:

1. Малогабаритный широкополосный многополюсный рефлектометр

2. Метод калибровки многополюсного рефлектометра в полосе частот

3. Способ реализации широкополосных зондов

4. Метод измерения волновых параметров рассеяния четырехполюсников с помощью многополюсных рефлектометров

5. Способ измерения отношения падающих волн и собственного коэффициента отражения от рефлектометра

6. Способ расширения динамического диапазона измерений коэффициента передачи за счет применения гомодинного детектирования

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи исследования, указаны научная новизна и практическая ценность результатов работы.

Первая глава посвящена обзору и критическому анализу существующих методов автоматизированного измерения волновых параметров рассеяния СВЧ материалов и устройств, где детализированы цели исследований и определены пути их достижения. Системы с прямым детектированием имеют возможность существенного удешевления за счет конструктивного упрощения СВЧ тракта, поскольку они содержат минимум цепей аналоговой обработки, и основные операции с данными производятся в компьютере. Для реализации этой идеи необходимо, в первую очередь, отказаться от дорогостоящих направленных ответвителей. Это приводит к

известным из литературы зондовым рефлектометрам. При математическом описании рефлектометра не следует принимать никаких допущений относительно регулярности тракта и слабой связи зондов. Реализация предлагаемого подхода потребует, во-первых, создания такой структуры зондовой секции, которая позволяла бы иметь устойчивое к шумовым воздействиям решение в достаточно широкой полосе частот. Во-вторых, возникает проблема синтеза широкополосного зонда с приемлемым коэффициентом преобразования и динамическим диапазоном выходного напряжения в полосе частот. Важно отметить, что для снижения стоимости зонд и детектор выполняются в едином конструктиве.

Во второй главе исследуются возможности синтеза и реализации широкополосного зондового рефлектометра. Разрабатывается процедура калибровки рефлектометра для проведения измерений в полосе частот. На рис. 1 представлена обобщенная структурная схема зондового рефлектометра, которая включает всебя: зондовую секцию, направленный датчик, вентильное

Зонд ов ая секция

уГ^Г" Направленный датчик

Рис. 1. Обобщенная структурная схема зондового рефлектометра устройство. Напряжения на выходах зондов определяются соотношением волн прямого и обратного направлений в линии и амплитудой падающей волны и в общем виде описываются системой уравнений: Ш^йН'МГ-д,!2, (1)

где а, - действительные, я, - комплексные константы, определяемые структурой рефлектометра, Г - комплексный коэффициент отражения от нагрузки в плоскости калибровки, а - комплексная амплитуда падающей волны I - номер детектора. Далее под фазочастотной характеристикой (ФЧХ) зонда подразумевается фаза комплексной константы д. Чтобы восстанавливать комплексный коэффициент отражения достаточно точно при наличии шума в напряжениях детекторов, система уравнений (1) должна бьггь

хорошо обусловлена, что обеспечивается оптимальным расположением констант ч на комплексной плоскости. Комплексная задача синтеза рефлектометра разделяется на отдельные задачи: исследование и разработка широкополосных зондов; разработка зондовой секции; разработка рефлектометра. Известны зонды электрического и магнитного взаимодействия. Фазочастотная характеристика таких зондов равна удвоенной (

электрической длине линии от зонда до нагрузки, и изменяется пропорционально частоте. Для уменьшения скорости изменения ФЧХ предлагается зонд "электромагнитного" взаимодействия, который выполнен в ч

виде петли, связанной с СВЧ линией передачи и нагруженной на детекторы с ^

небольшим входным импедансом. Константы ч такого зонда описываются выражением:

= 1 • ехрО-2 ■ агс18(±, (2)

К

где А/ - коэффициент емкостной, к2 - коэффициент индуктивной связей зондов с линией. ФЧХ такого зонда описывается функцией арктангенса частоты, что приводит к менее, чем пропорциональному смещению констант на комплексной плоскости при изменении частоты. Потенциально зондовая секция с использованием такого зонда способна перекрыть полосу порядка двух октав. Для исследования свойств и оптимизации параметров "электромагнитного" зонда синтезирована его эквивалентная электрическая схема на элементах с сосредоточенными параметрами. Результаты исследования показывают, что соотношение (2) справедливо только при слабой связи зонда с линией, при увеличении степени связи зонда его ФЧХ приближается к линейной. Таким образом, применение описанного зонда связано с необходимостью иметь усилители продетектированного сигнала с очень низким уровнем собственных шумов и широким динамическим диапазоном, что заставляет искать другие способы расширения рабочей полосы частот зондовых структур.

Достичь хорошей обусловленности системы (1) можно путем увеличения количества зондов и использованием комбинации зондов с '

различным типом взаимодействия. Вариант построения зондовой секции ^

представлен на рис. 2. Зондовая секция включает в себя три зонда одного типа (либо «штырь», либо «петля»), расположенные с шагом 1/12 длины волны в линии на центральной частоте, и четвертый зонд - другого типа -находящийся в плоскости среднего зонда. Под центральной частотой

подразумевается среднее геометрическое верхней и нижней частот. Такое расположение зондов позволяет иметь хорошую обусловленность системы уравнений (1) в полосе частот не менее двух октав.

1Н Ф

из ф

1

ш ф

1\ 2^

^ I >

ф

а)

Л У

о Ц5

Бит

из Ф

иг Ф

Л Л Л

D1.IT

тр.»

6)

ч.

Ц5

Рис. 2 Варианты построения зондовой секции на основе комбинации зондов электрического в магнитного взаимодействия

Выбор типа зондов происходит, исходя из конструктивных соображений и частотного диапазона. Ключевым моментом при анализе амплитудно-частотной характеристики зонда является учет резонанса комплексного импеданса нагрузки и реактивных паразитных параметров детектора. Сильнее всего этот эффект проявляется при |Г[=1. Задача решается путем синтеза, анализа и оптимизации эквивалентных электрических схем зондов и детекторов. Зонд электрического взаимодействия выполняется как вольтметр, включенный в линию передачи через резистивный делитель напряжения. Делитель необходим для повышения входного импеданса зонда и снижения влияния измеряемой нагрузки на динамический диапазон выходного сигнала детектора. Синтезирована эквивалентная электрическая

схема такого зонда с учетом паразитных параметров,

теоретически и

экспериментально исследованы его характеристики. Результаты исследований говорят об адекватности применяемого подхода.

Индуктивный зонд

Рис 3 Вариант выполнения магнитного зонда выполняется В виде П-образного

||1г

выреза в экране полосковой линии, как показано на рис. 3. К петле подключается вход детектора и шунтирующий резистор с небольшого сопротивления. Синтезирована эквивалентная схема такого зонда с учетом паразитных параметров и исследованы его характеристики. Результаты исследований говорят об адекватности применяемого подхода.

Направленный датчик может быть выполнен либо как направленный ответа итель на связанных линиях, либо с применением зонда любого типа и аттенюатора с ослаблением 2 -4 дБ, как показано на рис. 4.

Разработанные

и1

Ф

ш ч>

зав

V

-зав

а)

6)

Рис. 4. Реализация направленного датчика

эквивалентные схемы и программное обеспечение для анализа основных параметров датчиков, позволяют проводить параметрический синтез датчиков на основе зондов электрического и магнитного взаимодействий с использованием различной элементной базы на разные диапазоны частот.

Для проведения измерений в полосе частот предлагается проводить калибровку рефлектометра на небольшом числе частотных точек, а затем аппроксимировать калибровочные константы Агя(я), а каждого зонда во всей полосе частот с помощью ортогональных многочленов. Проведенные исследования показывают, что применение многочлена Лежандра с количеством членов не более пяти позволяет эффективно решить поставленную задачу. Поскольку количество членов ограничено, то это приводит к фильтрациии высокочастотных компонент в спектре аппроксимированного ряда, что обеспечивает снижение уровня шума в калибровочных константах рефлектометра.

В третьей главе рассматриваются вопросы, связанные с обработкой информационных сигналов с выходов рефлектометров, позволяющей восстанавливать волновую матрицу рассеяния четырехполюсников. Также анализируется возможность применения гомодинного детектирования для измерения комплексных коэффициентов передачи устройств с большим ослаблением.

В режиме амплитудного детектирования измерения проводятся при трех режимах возбуждения: возбуждение первого рефлектометра, возбуждение второго рефлектометра, возбуждение обоих рефлектометров.

Процедура измерений описывается системой уравнений (3), где Ри р/ / -измеренные коэффициенты отражения первым и вторым рефлектометром соответственно, Бу - волновые параметры рассеяния измеряемого устройства, Грь Гр2 - коэффициенты отражения от рефлектометров, ац/а2о - отношение

первичных падающих волн.

-Грг 1 -Б22-Гр2

(возбуждается первый рефлектометр), (возбуждается второй рефлектометр), (возбуждаются оба рефлектометра),

в» •О-«..-/)'.)

(возбуждаются оба рефлектометра).

Показано, измерении

Система (3) решается

итерационно. Были проведены исследования сходимости итераций при • различных значениях измеряемых

параметров и устойчивость решения к шумовым воздействиям.

(3)

что при параметров

усилителей накладываются ограничения на уровень отражения от рефлектометра.

Предложен способ измерения отношения первичных падающих падающих волн. Для этого подключается соединитель (кабель) с неизвестными параметрами, и проводится процедура измерения его 5'ц, $22, Б¡2$21- Пользуясь тем, что измеряется априорно взаимное устройство (Бц^Бн), отношение первичных падающих волн вычисляется из

.а,о/ -

Чо (1-Бп-Г)>2)-(р\-Бп)'

Предложен способ измерения коэффициента отражения от

рефлектометра, который заключается в том, что рефлектометр возбуждается

со стороны калиброванного выхода, а вход развязывающего устройства

рефлектометра подключается к согласованной нагрузке. Напряжения с

выходов детекторов описываются системой уравнений: 2

1/

соотношения:

Ш,=аг\Ч\2-\Ь\2

Гр-

где Ь - амплитуда «входящей» в рефлектометр волны, Гр - искомый коэффициент отражения от рефлектометра. Приводятся оценки достижимых

значений измеряемого ослабления и погрешностей измерения.

Для расширения динамического диапазона измерений предлагается измерять коэффициент передачи устройств с большим ослаблением в режиме гомодинного детектирования. Сочетание в одном приборе амплитудного и гомодинного детектирования позволяет с максимальной эффективностью использовать преимущества обоих методов без значительного усложнения аппаратной части прибора. При включении гомодинного режима измеряемое устройство обеспечивает развязку зондирующих сигналов в разных каналах, что дает высокую линейность гомодинного преобразования. При этом пиковые детекторы превращаются в гомодинные смесители, и напряжения с их выходов описываются системой линейных уравнений:

Четвертая глава посвящена вопросам разработки анализатора СВЧ цепей с многополюсными рефлектометрами. Основное внимание уделяется формированию архитектуры прибора, реализующей концепцию минимальной цены при максимальных возможностях, что достигается за счет компьютерной обработки измерительной информации.

Приводятся оценки случайной погрешности измерений, оценки динамического диапазона измерений, из которых формулируются требования к узлам, входящим в состав прибора.

Собран макет измерителя комплексного коэффициента отражения в стандартном коаксиальном канале сечением 7/3, проведены экспериментальные исследования по измерению нагрузок с известным коэффициентом отражения. Результаты исследований показывают, что случайная погрешность измерения коэффициента отражения несколько меньше значения, определяемого из упрощенных теоретических оценок.

Блок-схема СВЧ тракта анализатора цепей (рис. 5) включает в себя: источник зондирующего СВЧ сигнала непрерывной генерации, делитель мощности, амплитудные манипуляторы, рефлектометры. Параметры этих узлов определяют динамический диапазон и погрешность измерений прибора, поэтому особое внимание уделено принципам формирования требований к ним. Собран и исследован макет анализатора СВЧ цепей с многополюсными рефлектометрами. Предложена методика экспериментального исследования

\2„гд

21

\

/

чувствительности рефлектометра к прошедшей через измеряемое устройство волне: измеряемым устройством служит включенные каскадно аттенюатор с предельным значением измеряемого прибором ослабления, и тромбонный фазовращатель. Тромбон перемещается с малым шагом, и при каждом его положении измеряется коэффициент отражения в режиме двухстороннего возбуждения. Результаты исследований свидетельствуют об адекватности приводимых оценок пределов и погрешности измерений.

Рис 5. Укрупненная блок-схема анализатора СЕЧ цепей

с многополюсными рефлектометрами при реализации режима амплитудного детектирования

Написана программа, позволяющая оценить случайную погрешность измерений четырехполюсников методом Монте-Карло. В таблице 1 приведены результаты работы программы в сравнении с экспериментальными данными.

Таблица 1

Измеряемый объект Измеренные параметры* Оценка СКО результатов измерений, полученная из численного моделирования

Ри!, ДБ 18211, ДБ IS.aU дБ Аг^вц), о 18211, дБ Лт8(521), О

Кабель 0.7 0.7 0.25 1 0.25 1

Аттенюатор 10 дБ 9.8 11.5 0.7 2 0.7 2

Аттенюатор 20 дБ 18.9 22 1.5 3 1.5 3

Аттенюатор 30 дБ 28 32 3 15 3 15

Вентиль 40 0.5 за порогом чувствитель ности 0.3

Предложен оригинальный способ расширения динамического диапазона •

измерений благодаря включению гомодинного режима детектирования. Гомодинный режим измерения комплексного коэффициентра передачи позволяет увеличить на несколько порядков разрешающую способность детекторов и, следовательно, повысить чувствительность рефлектометра к прошедшей через измеряемый объект волне. При сочетании в одном приборе амплитудного и гомодинного режимов измерения появляются специфические требования к узлам СВЧ тракта. Рассмотрены возможные варианты реализации гомодинного режима измерений.

Основные результаты и выводы по работе

В результате выполнения диссертационной работы решены вопросы, обеспечивающие создание аппаратных и программных средств для измерения параметров материалов, взаимных и невзаимных СВЧ устройств.

1. Формализована процедура синтеза широкополосного рефлектометра на основе зондовых датчиков. Созданные алгоритмы и программное обеспечение позволяют проводить параметрический синтез многополюсных рефлектометров на различные частотные диапазоны.

2. Представлены результаты синтеза и исследованы характеристики многополюсного рефлектометра с полосой частот 1 - 4 ГТц. Результаты экспериментальных исследовании подтверждают адекватность и применяемых моделей.

3. Предложен метод калибровки многополюсного рефлектометра для работы

в полосе частот, который позволяет проводить измерения с переменным ®

шагом по частоте, что позволяет снизить объем хранимых в оперативной памяти компьютера данных, позволяет уменьшить количество калибровочных мер волнового сопротивления фиксированной длины.

4. Разработан метод восстановления волновых параметров рассеяния взаимных и невзаимных четырехполюсников, который максимально

эффективно использует способность многополюсных рефлектометров с высокой точностью измерять комплексный коэффициент отражения. При разработке метода оригинально решен ряд частных проблем: предложен способ восстановления отношения падающих волн через отношение первичных падающих волн и коэффициент отражения от рефлектометра; предложен способ измерения отношения падающих волн, не требующий аттестованных калибровочных мер; предложен способ измерения многополюсным рефлектометром собственного коэффициента отражения.

5. Предложен способ расширения динамического диапазона измерений коэффициента передачи, основанный на сочетании амплитудного и гомодинного режимов измерений, не требующий существенного усложнения аппаратной части прибора.

Основные публикации по теме диссертации

1. Налькин М.Е., Никулин С.М. Малогабаритный широкополосный двенадцатиполюсный рефлектометр: Тез. докл. // Методы и средства измерений физических величин. Часть 1: V Всерос. научно-техн. конф./ Н. Новгород, НГТУ, 2000, с. 1-2

2. Налькин М.Е., Никулин С.М. Зондовый датчик комплексных амплитуд: Тез. докл. // Научно-техн. конф. факультета информационных систем и технологий / Н. Новгород, НГТУ, 2001, с. 36-37

3. Налькин М.Е., Никулин С.М. Измерение параметров СВЧ цепей с помощью ненаправленных датчиков: Тез. докл // Физика и технические приложения волновых процессов. Том 1: Международная научно-техн. конф .1 Самара, СГУ, 2001 с. 209-210

4. Налькин М.Е., Никулин С.М., Пугин М.В. Способы расширения динамического диапазона анализаторов СВЧ цепей с двенадцатиполюсными рефлектометрами: Тез. докл // Научно-техн. конф. факультета информационных систем и технологий /, Н. Новгород, НГТУ, 2002, с.56-57

5. Налькин М.Е., Никулин С.М., Хилов В.П. Анализатор СВЧ цепей с цифровой обработкой интерференции зондирующего сигнала: Тез докл // Новые технологии в радиоэлектронике и системах управления: Международная научно-техн. конф. /Н. Новгород, 2002 г., с. 264

6. Налышн М.Е., Никулин С.М., Хилов В.П. Широкополосный датчик-амплитуды и фазы на основе ненаправленных элементов связи: Тез. докл //

Р 13 99 1

2осъ?-Д

Новые технологии в радиоэлектронике и системах управления: *—'

7. Налькин М.Е. Измерение комплексных отношений волн с помощью зондовых преобразователей: Тез. докл // Голубая Ока. 7-я Нижегородская сессия молодых ученых / Н. Новгород, 2002 г. с. 134 -136

8. Налькин М.Е., Никулин С.М., Пугин М.В., Хилов В.П. Измерение волновых параметров рассеяния с амплитудным и гомодинным детектированием зондирующих сигналов: Тез. докл // Актуальные проблемы электронного приборостроения. Том 3: VI Международная научно-техн. конф. / Новосибирск, Новосибирский государственный технический университет, 23-26 сентября 2002 г., с. 94 - 95

9. Налькин М.Е. Измерение волновых параметров рассеяния с применением

амплитудного и гомодинного детектирования зондирующих сигналов: Тез. докл // Будущее технической науки Нижегородского региона: региональный молодежный научно-технический форум / Н Новгород, 2002

10. Налькин М.Е. Способ расширения функциональных возможностей двенадцатиполюсной рефлектометрии: Тез. докл// Голубая Ока. 8-я Нижегородская сессия молодых ученых / Н. Новгород, 2003 г.

11. Патент на полезную модель № 1Ш24291Ш Кл. 7001 ИЛ/Об. Измерительный СВЧ магнитный зонд / Никулин С.М., Хилов В.П., Налькин М.Е. Приоритет от 10.01.2002, опубл. бюл. № 21, 27.07.2002

12. Патент на полезную модель № ¡Ш23336Ш Кл. 70011127/28. СВЧ-

рефлектометр / Никулин С.М., Хилов В.П., Налькин М.Е. Приоритет от 28.11.2001, опубл. бюл. № 16,10.06,2002.

13. Налькин М.Е.. Никулин С.М.. Хилов В.П. Широкополосный датчик амплитуды и фазы на основе ненаправленных элементов связи: Тез. докл // Новые технологии в радиоэлектронике и системах управления. Том 5: труды Международной научно-техн. конф. Н. Новгород, 3-5 апреля 2002 г./ М.: ОАО "ЦНИИА Электроника", 2002 г., с. 36

14. Налькин М.Е., Никулин С.М., Хилов В.П. Анализатор СВЧ цепей с цифровой обработкой интерференции зондирующего сигнала: Тез. докл // Новые технологии в радиоэлектронике и системах управления. Том 5: труды Международной научно-техн. конф. Н. Новгород, 3-5 апреля 2002 г./ М.: ОАО "ЦНИИА Электроника", 2002 г., с. 36 - 39

Международная научно-техн. конф. / Н. Новгород, 2002 г., с. 264 - 265

г, с. 51

Содержание.

Принятые обозначения.

Введение.

ГЛАВА 1 Проблема измерений волновых параметров на СВЧ и обзор существующих методов измерений.

1.1 Введение.

1.2 Специфика измерений на СВЧ и анализ существующих автоматических измерителей комплексного коэффициента отражения и комплексного коэффициента передачи.

1.2.1 Измерение параметров нагрузок.

1.2.2 Анализаторы цепей.

1.3 Выводы и постановка задач исследования.

ГЛАВА 2 Исследование и разработка малогабаритного широкополосного рефлектометра.

2.1 Введение.

2.2 Исходные соотношения. Постановка задачи.

2.3 Зондовая секция на основе датчика электромагнитного поля.

2.4 Зондовая секция с комбинацией зондов электрического и магнитного взаимодействия.

2.5 Анализ основных параметров зондовых структур.

2.6 Направленный датчик.

2.7 Методика разработки широкополосного рефлектометра на основе зондов электрического и магнитного взаимодействия.

2.8 Реализация зондового рефлектометра с рабочей полосой частот 1-4 ГГц

2.9 Калибровка рефлектометра в полосе частот.

2.9. Выводы.

ГЛАВА 3 Исследование и разработка методов восстановления волновых параметров рассеяния четырехполюсников с помощью многополюсных рефлектометров.

3.1 Введение.

3.2 Анализ исходных соотношений, постановка задачи.

3.3 Разработка метода восстановления 8-параметров при амплитудном детектировании.

3.3.1 Учет рассогласования тракта.

3.3.2 Восстановление отношения падающих волн.

3.3.3 Режимы возбуждения для измерения четырехполюсников.

3.3.4 Процедура вычисления волновых параметров рассеяния.

3.3.5 Докалибровка анализатора цепей для измерения волновых параметров рассеяния при амплитудном детектировании.

Измерение коэффициента отражения от рефлектометра.

Измерение отношения первичных падающих волн.

3.4 Разработка метода восстановления 8 - параметров при гомодинном детектировании.

3.4.1 Разработка измерительной процедуры при гомодинном детектировании.

3.4.2 Докалибровка анализатора цепей для измерения коэффициента передачи при гомодинном детектировании.

3.5 Выводы.

ГЛАВА 4 Реализация и исследование характеристик анализатора СВЧ цепей

4.1 Введение.

4.2 Особенности реализации и экспериментальные исследования измерителя комплексного коэффициента отражения на основе многополюсного рефлектометра.

4.2.1 Основные принципы построения измерителя комплексного коэффициента отражения.

4.2.2 Реализация и экспериментальное исследование измерителя комплексного коэффициента отражения.

4.3 Особенности реализации и экспериментальные исследования анализатора СВЧ цепей на основе многополюсных рефлектометров.

4.3.1 Основные принципы построения анализатора СВЧ цепей с многополюсными рефлектометрами в режиме амплитудного детектирования.

4.3.2 Экспериментальные исследования анализатора СВЧ цепей с амплитудным детектированием.

4.4 Особенности аппаратной реализации гомодинного режима измерений.

4.5 Перспектива промышленной реализации анализатора цепей с многополюсными рефлектометрами.

Ь 4.6 Выводы.

Актуальность темы. Развитие САПР СВЧ, автоматизация производства СВЧ элементов, повышение качественных показателей разрабатываемых устройств, сокращение сроков разработки электронных изделий требуют создания новых точных и высокопроизводительных средств измерений. В настоящее время точность существующих анализаторов СВЧ цепей во многом достигается за счет использования дорогих высококачественных СВЧ узлов, которые в последнее время практически достигли своего совершенства, что, по всей видимости, вызвало определенный застой в области развития СВЧ измерений, наметившийся в последние несколько лет.

На протяжении длительного времени проблеме упрощения СВЧ тракта автоматических измерителей уделяется весьма пристальное внимание. Были разработаны методы калибровки тракта, направленные на повышение точности измерений при смягчении требований к качеству узлов. При этом широкое развитие получают такие методы, которые позволяют автоматизировать процесс калибровки и измерений.

В 1972 - 1973 гг. вышли в свет публикации Р. Калдекотта, Г. Энгена и К. Хоера, которые выдвинули принципиально новую идею многополюсного рефлектометра, один вход которого возбуждается от источника СВЧ сигнала, к другому подключается измеряемое устройство, к остальным - детекторы СВЧ мощности. Рефлектометр может быть выполнен как на направленных ответвителях, так и на основе ненаправленных (зондовых) ответвителях (датчиков). Данный метод вызвал большой интерес и подвергся самым серьезным исследованиям как за рубежом (Д. Вудс, С. Ли, Дж. Хантер, П. Шомло, У. Штумпер, П. Проберт, Дж. Карролл, Г. Риблет, Е. Хансон, Р. Бозисио, Н. Эль-Дееб), так и в СССР и странах СНГ (С.Ю. Латников, С.М. Никулин, А.Н. Салов, Ю.В. Рясный, С.А. Колотыгин, В.З. Маневич, И.И. Чупров, В.А. Яцкевич, Э.М. Шейнин, И.К. Бондаренко, Ю.Б. Гампилевич, Ю.И. Царик). Несмотря на значительные достигнутые успехи, никто из исследователей не смог до конца преодолеть всех трудностей, связанных как с калибровкой датчиков рефлектометра, так и с созданием конкурентоспособного (по сравнению с приборами с преобразованием частоты) серийного анализатора СВЧ цепей - это либо высокая стоимость систем на основе широкополосных направленных ответвителей, либо узкая полоса потенциально недорогих зондовых структур.

Применение высокопроизводительной вычислительной техники позволяет коренным образом изменить характер проведения эксперимента, перенеся обработку большого количества измерительной информации на ЭВМ. Для эффективной реализации возможностей компьютера, данные должны претерпевать как можно меньше этапов предварительной обработки. В противном случае, компьютер имеет возможность лишь управлять процессом измерений, выполняя рутинные операции, а погрешность, внесенная в первичную измерительную информацию цепями аналоговой обработки, остается практически нескомпенсированной и по-прежнему определяется качеством СВЧ узлов. Таким образом, возникает задача разработки методов измерений, принципиально ориентированных на применение мощной современной вычислительной техники. Для удешевления прибора целесообразно ориентироваться на персональные компьютеры, стоимость которых в условиях массового производства существенно ниже, чем стоимость специализированной вычислительной системы такого же уровня вычислительной мощности.

В настоящее время в России сложилась такая ситуация, что находящиеся в эксплуатации скалярные и векторные анализаторы СВЧ цепей морально и физически устарели, новые образцы серийно не выпускаются и весьма недешевы, а приборы зарубежного производства имеют стоимость, делающую их практически недосягаемыми для отечественных потребителей. На этом фоне наиболее актуальной представляется задача создания принципиально нового прибора, не имеющего в своем составе дорогостоящих СВЧ компонент, обладающего достаточно широким спектром функциональных возможностей, пригодного для решения большого круга инженерных задач. И, что очень важно, прибор должен быть максимально автоматизирован.

Цель работы состоит в разработке методов и средств измерений волновых параметров рассеяния четырехполюсников в стандартном канале, ориентированных на автоматизацию процесса измерения, оптимальную обработку измерительной информации.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследование и разработка малогабаритного широкополосного рефлектометра на основе ненаправленных (зондовых) датчиков;

- разработка методов и алгоритмов калибровки рефлектометра для проведения измерений в режиме качания частоты;

- разработка метода и эффективных алгоритмов измерения параметров взаимных и невзаимных четырехполюсников;

- оценка требований к узлам и исследование достижимых погрешностей измерения.

Методы исследования. При выполнении работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Результаты теоретических исследований базируются на теории СВЧ цепей, теории функций комплексного переменного, методах аппроксимации числовых рядов, матричных методах, методах компьютерного моделирования (включая метод эквивалентных схем, имитационное моделирование). Для построения моделей и проверки их адекватности по большому числу параметров использовался эмпирический метод на основе натурного макетирования.

Научная новизна

1. Предложена, исследована и разработана концепция синтеза малогабаритного широкополосного многополюсного рефлектометра. Разработанные алгоритмы и программное обеспечение позволяют проводить параметрический синтез рефлектометра на основе широкополосных зондов электрического и магнитного взаимодействия;

2. Предложен и исследован метод калибровки многополюсного рефлектометра для проведения измерений при качании частоты;

3. Предложен, исследован и разработан высокоэффективный метод измерения волновых параметров рассеяния взаимных и невзаимных четырехполюсников;

4. Предложен принципиально новый способ расширения динамического диапазона измерений коэффициента передачи методами многополюсной рефлектометрии, основанный на сочетании режимов амплитудного и гомодинного детектирования;

5. Сформулированы основные требования к узлам прибора, приведены оценки достижимых пределов и погрешностей измерений

Практическая ценность. Результаты проведенных исследований легли в основу разработки узлов и программного обеспечения для автоматизированного анализатора СВЧ цепей в стандартном коаксиальном канале.

Практическое использование. Работа выполнялась в соответствии с планом работы лаборатории СВЧ измерений кафедры "Компьютерные технологии в проектировании и производстве" при ФГУП "Специальное конструкторское бюро радиоизмерительной аппаратуры". Результаты работы внедрены в ФГУП "Специальное конструкторское бюро радиоизмерительной аппаратуры" при разработке серийного автоматизированного анализатора СВЧ цепей с многополюсными рефлектометрами. Акт внедрения содержится в Приложении 1.

Обоснованность и достоверность результатов работы. Все положения, выносимые на защиту, прошли экспериментальную проверку. Адекватность предлагаемых в работе моделей подтверждается сравнением результатов теоретических и экспериментальных исследований. Основные результаты работы реализованы в экспериментальном макете анализатора СВЧ цепей.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- "Методы и средства измерений физических величин", V Всероссийская научно-техническая конференция. Н. Новгород, НГТУ, 2000;

- Научно-техническая конференция факультета информационных систем и технологий, Н. Новгород, НГТУ, 2001;

- "Физика и технические приложения волновых процессов", Международная научно-техническая конференция, Самара, СГУ, 2001;

- Научно-техническая конференция факультета информационных систем и технологий, Н. Новгород, НГТУ, 2002;

- "Новые технологии в радиоэлектронике и системах управления", Международная научно-техн. конф., Н. Новгород, 2002;

- "Голубая Ока", 7-я Нижегородская сессия молодых ученых, Н. Новгород, 2002 г;

- "Актуальные проблемы электронного приборостроения", VI Международная научно-техн. конф, Новосибирск, Новосибирский государственный технический университет, 2002;

- "Будущее технической науки Нижегородского региона", региональный молодежный научно-технический форум, Н Новгород, 2002;

- "Голубая Ока", 8-я Нижегородская сессия молодых ученых, Н. Новгород, 2003.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, получены 2 свидетельства на полезные модели.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов по работе, библиографического списка из 124 наименований и приложения. Общий объем работы - 125 страниц.

4.6 Выводы

В четвертой главе рассмотрены вопросы, связанные с разработкой узлов, входящих в состав измерителя комплексного коэффициента отражения и анализатора СВЧ цепей с многополюсными рефлектометрами.

1. Предложена архитектура измерителя комплексного коэффициента отражения, основная концепция которой состоит в максимальном упрощении и удешевлении аппаратной части прибора. Сформулированы основные требования к узлам, входящим в состав прибора.

2. Приведены оценки пределов измерений коэффициента отражения, достигаемых при заданных параметрах узлов, входящих в состав прибора. Приведены результаты экспериментальных исследований, которые подтверждают адекватность приведенных теоретических оценок.

3. Предложена структура анализатора СВЧ цепей на основе многополюсных рефлектометров. Отличительной особенностью предложенного способа реализации измерителя волновых параметров рассеяния четырехполюсников является относительно невысокая стоимость аппаратной части прибора и ориентация на компьютерную обработку измерительной информации.

4. Приведены оценки достижимых пределов измерений и результаты экспериментальных исследований, которые подтверждают адекватность приводимых оценок. Это позволяет определять оптимальные соотношения стоимости прибора и динамического диапазона измерений, формулировать требования к узлам.

5. Определены способы формирования требований к узлам и кратко описаны способы их реализации, что сводит задачу проектирования прибора к выбору инженерных решений.

6. Отмечены особенности аппаратной реализации гомодинного режима измерений, которые заключаются в выработке специфических требований к узлам.

7. Получены оценки случайной погрешности измерений комплексного коэффициента передачи при различных значениях измеряемого ослабления методом численного моделирования. Экспериментальные данные позволяют говорить об адекватности приведенных оценок.

Заключение

В результате выполнения диссертационной работы решены вопросы, обеспечивающие создание аппаратных и программных средств для измерения параметров взаимных и невзаимных СВЧ устройств.

1. Формализована процедура синтеза широкополосного рефлектометра на основе зондовых датчиков. Созданные алгоритмы и программное обеспечение позволяют разрабатывать многополюсные рефлектометры с оптимальными характеристиками на различные частотные диапазоны.

2. Представлены результаты синтеза и исследованы характеристики многополюсного рефлектометра с полосой частот 1 - 4 ГГц. Результаты экспериментальных исследований подтверждают адекватность применяемых моделей.

3. Предложен метод калибровки многополюсного рефлектометра для работы в полосе частот, который позволяет проводить измерения с переменным шагом по частоте, позволяет снизить объем хранимых в оперетивной памяти компьютера данных, позволяет уменьшить количество калибровочных мер волнового сопротивления фиксированной длины.

4. Разработан метод восстановления волновых параметров рассеяния взаимных и невзаимных четырехполюсников, который максимально эффективно использует способность многополюсных рефлектометров с высокой точностью измерять комплексный коэффициент отражения. При разработке метода оригинально решен ряд частных проблем:

- Предложен способ восстановления отношения падающих волн через отношение первичных падающих волн и коэффициент отражения от рефлектометра;

- Предложен способ измерения отношения падающих волн, не требующий аттестованных калибровочных мер;

Предложен способ измерения многополюсным рефлектометром собственного коэффициента отражения. Предложен способ расширения динамического диапазона измерений коэффициента передачи, основанный на сочетании амплитудного и гомодинного режимов измерений, не требующий существенного усложнения аппаратной части прибора.

1. A.c. № 1191843 Кл. G01R 27/06. Устройство для измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения СВЧ двухполюсников / Афонин И.Л., Бондаренко И.К., Гимпилевич Ю.Б., Царик Ю.И. Опуб. в БИ № 42, 1985.

2. A.c. № 1317369 Кл. G01R 27/06. Устройство для измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения СВЧ двухполюсника / Бондаренко И.К., Гимпилевич Ю.Б., Зиборов С.Р., Афонин И.Л., Тарасюк С.С. Опуб. в БИ№22, 1987.

3. A.c. № 985751 Кл. G01R 27/06. Цифровой анализатор стоячей волны / Острецов B.C., Синицын Ю.П., Цикалов Ю.Н. Опуб. в БИ № 48, 1982.

4. Адам С.Ф. Автоматические измерения в СВЧ цепях // ТИИЭР, т. 66, № 4, 1978.-С. 20-28.

5. Афонин И.Л., Бондаренко И.К., Баклыков А.П., Царик Ю.И. Устройство для измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения СВЧ двухполюсников // A.c. № 1318934 Кл. G01R 27/06. Опуб. в БИ № 23, 1987.

6. Афонин И.Л., Бондаренко И.К., Гимпилевич Ю.Б., Зиборов С.Р., Царик Ю.И. Измеритель комплексного коэффициента отражения // A.c. № 1318935 Кл. G01R 27/06. Опуб. вБИ№ 23, 1987.

7. Байер X., Уорнер Ф.Л., Йелл Р.У. Национальные эталоны в области измерений ослабления и отношения уровней сигналов // ТИИЭР, 1986. № 1. - С. 53-68.

8. Блохин C.B., Никулин С.М., Петров В.В., Салов А.Н., Чеботарев A.C. Автоматизация измерений волновых параметров элементов интегральных микросхем СВЧ диапазона // Радиотехника, 1983. № 9, С.72.

9. Бондаренко И.К., Баклыков А.П., Гимпилевич Ю.Б., Царик Ю.И., Худяков А.Ю. Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения I //A.c. № 1133565 Кл. G01R 27/06. Опуб. в БИ№ 1, 1985.

10. Ю.Бондаренко И.К., Гимпилевич Ю.Б., Царик Ю.И. Автоматический анализатор цепей многоэлементного типа и методы его калибровки // Измерительная техника. 1985. - № 10. - С. 33-34.

11. П.Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВУЗов. М.: Наука, Гл. Ред. физ.-мат. литературы, 1986. - 544 с.

12. И.Букуева Р.Я. Автоматизированный измеритель параметров резонансных двухполюсников на основе трехзондового анализатора цепей // Электронная техника, Сер. Электроника СВЧ. Вып. 6(400), 1987. - С. 3337.

13. Власов В.И., Карамзина В.В., Козликова В.И. Измерение параметров на СВЧ // Обзоры по электронной технике. Сер. Электроника СВЧ. 1987. -Вып. И.-58 с.

14. Гартнер У., Шик Б., Оствальд О. Гомодинный анализатор цепей с каскадным соединением цифровых фазовращателей // ТИИЭР, т. 74, №1, 1986.-с. 75-77.

15. ГОСТ 16263-70. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Термины и определения. М., 1970.

16. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств. -М.: Радио и связь, 1987. 432 с.

17. П.Джудиш P.M. Контроль качества измерений, как средство обеспечения достоверности измерений // ТИИЭР, Т. 74, 1986. № 1. - С. 27-29.

18. Елизаров A.C. Автоматизация измерений параметров линейных невзаимных СВЧ четырехполюсников. М.: Сов. Радио, 1978. - 168 с.

19. К. Chang, M. Li and T. Sauter. Circuit A Three Port Microstrip Impedance Measurement System // Microwave Opt. Technol. Lett., Vol. 1, pp. 90-93, May 1988.

20. Кабанов Д.А., Никулин C.M., Петров B.B., Садов А.Н. Автоматический анализатор СВЧ цепей с двенадцатиполюсными рефлектометрами // Научные труды вузов Лит. ССР, Радиоэлектроника, 1981, т. 17, вып. 1. С. 165-168.

21. Кабанов Д.А., Никулин С.М., Петров В.В., Салов А.Н. Опыт разработки автоматических анализаторов СВЧ цепей с 12-полюсными рефлектометрами // Измерительная техника, № 10, 1985. С. 38-40.

22. Калиткин H.H. Численные методы. М.: Нука, 1978. - 509 с.

23. Каменецкий М.И., Конышев Н.В. Способ определения комплексного коэффициента отражения СВЧ устройства // A.c. № 1237994 Кл. G01R 27/06. Опуб. в БИ№22, 1986.

24. Колотыгин С.А., Маневич В.З. Погрешность измерений на СВЧ многозондовым преобразователем проходного типа // Исследования в области прецизионных радиотехнических измерений: Сб. научи, трудов. -М.: ВНИИФТРИ, 1987.-С.10-19.

25. Кудряшов Ю.Ю., Львов A.A., Моржаков A.A., Ширшин С.И. Оптимизация параметров многозондовой измерительной линии // Электронная техника, сер. Электроника СВЧ, 1988 г. Вып. 14(414). - с. 30 - 34.

26. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения. М.: Радио и связь, 1985. - 368 с.

27. Латников С. Ю. Измерение комплексных отношений СВЧ сигналов методом калибруемого многополюсника // Электронная техника. Сер. 1, Электроника СВЧ.- 1984.-Вып. 1(361)-С. 55—58.

28. Латников С.Ю., Степанков М.М. Применение калибруемых многополюсников для измерения комплексных коэффициентов отражения // Электронная техника, Сер. Электроника СВЧ, 1981, вып. 1(325). С. 47

29. Лопаткин A.B., Никулин С.М. Особенности измерения S-параметров невзаимных СВЧ устройств анализаторами цепей с калибруемыми многополюсниками // Измерительная техника, 1989. № 8. - С. 47- 48.

30. Львов A.A., Моржаков A.A., Ширшин С.И., Жуков A.B., Кудряшов Ю.Ю. Измерение параметров СВЧ двухполюсников методом многозондовой измерительной линии //Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1987, Вып. 7(401).-с. 48-51.

31. Налькин М.Е. Измерение комплексных отношений волн с помощью зондовых преобразователей: Тез. докл // Голубая Ока. 7-я Нижегородская сессия молодых ученых / Н. Новгород, 2002 г., с. 134 136

32. Налькин М.Е., Никулин С.М. Зондовый датчик комплексных амплитуд: Тез. докл. // Научно-техн. конф. факультета информационных систем и технологий / Н. Новгород, НГТУ, 2001, с. 36-37

33. Налькин М.Е., Никулин С.М. Измерение параметров СВЧ цепей с помощью ненаправленных датчиков: Тез. докл // Физика и технические приложения волновых процессов. Том 1: Международная научно-техн. конф./ Самара, СГУ, 2001 с. 209-210

34. Налькин М.Е., Никулин С.М. Малогабаритный широкополосный двенадцатиполюсный рефлектометр: Тез. докл. // Методы и средства измерений физических величин. Часть 1: V Всерос. научно-техн. конф./ Н. Новгород, НГТУ, 2000, с. 1-2

35. Налькин М.Е., Никулин С.М., Хилов В.П. Анализатор СВЧ цепей с цифровой обработкой интерференции зондирующего сигнала: Тез докл // Новые технологии в радиоэлектронике и системах управления:

36. Международная научно-техн. конф. / Н. Новгород, 3 5 апреля 2002 г., с. 264;

37. Никулин С.М., Петров В.П. Измерение параметров многополюсных СВЧ устройств методом переменной нагрузки // Измерительная техника, 1989. -№2.-С. 27-29.

38. Никулин С.М., Петров В.В., Салов А.Н. Устройство для измерения параметров СВЧ четырехполюсников // A.c. № 1237994 Кл. G01R 27/06. Опуб. в БИ№ 13, 1985.

39. Никулин С.М., Петров В.В., Салов А.Н., Чеботарев B.C. Автоматический анализатор СВЧ цепей // Электронная промышленность, 1982, № 4, С. 45.

40. Никулин С.М., Петров В.В., Салов А.Н., Чеботарев B.C. Автоматический измеритель волновых параметров рассеяния элементов и устройств СВЧ диапазона // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, вып. 9(357), 1983. -С. 42-45.

41. Никулин С.М., Петров В.В., Салов А.Н., Чеботарев A.C. Автоматический измеритель параметров рассеяния элементов и устройств СВЧ диапазона // Электронная техника, Сер. Электроника СВЧ, 1983. Вып. 9(357). - С. 4245.

42. Никулин С.М., Салов А.Н. Метод калибровки автоматических анализаторов СВЧ цепей с двенадцатиполюсными рефлектометрами // Измерительная техника, 1988. № 8. - С. 43-45.

43. Никулин С.М., Салов А.Н. Применение двенадцатиполюсных рефлектометров в технике СВЧ измерений // Радиотехника, № 7, 1987. С. 70-72.

44. Патент на полезную модель № 1Ш2429Ш1 Кл. 7001111/06. Измерительный СВЧ магнитный зонд / Никулин С.М., Хилов В.П., Налькин М.Е. Приоритет от 10.01.2002, опубл. бюл. № 21, 27.07.2002

45. Патент на полезную модель № 1Ш23336Ш Кл. 7С01Я27/28. СВЧ-рефлектометр / Никулин С.М., Хилов В.П., Налькин М.Е. Приоритет от 28.11.2001, опубл. бюл. № 16, 10.06.2002.

46. Петров В.П., Рясный Ю.В., Журавлева О.Б. Многополюсные измерительные преобразователи анализаторов цепей на СВЧ // Измерительная техника, 1987.-№3.-С. 41-43.

47. Рейзенкинд Я.А., Следков В.А. Состояние и перспективы развития методов измерения параметров двухполюсников и четырехполюсников на СВЧ // Зарубежная радиоэлектроника, № 8, 1988.- С. 30-60.

48. Рясный Ю.В., Журавлева О.Б. Анализ 12-полюсного измерителя комплексного коэффициента отражения // Современные методы анализа и синтеза устройств связи. Сб. научи, трудов ин-тов связи. Л.: 1986. С 8286.

49. Феллерс Р.Г. Измерения на миллиметровых и микрометровых волнах // ТИИЭР, Т. 74, 1986.-№ 1.-С. 42-44.

50. Хилов В. П. Новый метод прямого измерения плотности потока энергии электромагнитного поля // Техника средств связи, серия радиоизмерительная техника, 1982 г., вып.1 (40) с. 46 - 50.

51. Чупров И.И. Перспективы создания двенадцатиполюсных анализаторов цепей // Техника средств связи, Сер. Радиоизмерительная техника, 1988, Вып. 9.-С. 3-14.

52. Шейнин Э.М. Система автоматизации измерительной линии с использованием ЭВМ // Измерительная техника. 1981. - № 5. - С. 47-49.

53. Энген Г.Ф. Успехи в области СВЧ измерений // ТИИЭР, т. 66, № 4, 1978. -С. 8-20.

54. Юркус А.П., Штумпер У. Национальные эталоны импеданса и коэффициента отражения // ТИИЭР, т. 74, № 1, 1986. С. 46-52.

55. Яцкевич В. А. Измерение параметров СВЧ узлов с помощью многополюсных рефлектометров // Измерительная техника, 1987. № 3. -С. 43-46.

56. Яцкевич В.А. Способ калибровки двенадцатиполюсного рефлектометра // A.c. № 1290205 Кл. G01R 27/32. Опуб. в БИ № 6, 1987.

57. Яцкевич В.А., Крот Т.Г. Способ калибровки рефлектометра // A.c. №1335897 Кл. G01R 27/06. Опуб. в БИ № 33, 1987.

58. Яцкевич В.А., Крот Т.Г. Способ калибровки рефлектометра // A.c. №1335898 Кл. G01R 27/06. Опуб. в БИ № 33, 1987.

59. С. A. Hoer, К.С. Roe, and С.М. Allred. Measuring and Minimizing Diode Detector Non-Linearity // IEEE Trans. Instrum. Meas. Vol. IM-25, pp. 419422, Dec. 1976.

60. C. A. Hoer. The Six-Port Coupler: A New Approach to Measuring Voltage, Current, Power, Impedance, and Phase // IEEE Trans. Instrum. Meas. Vol. IM-21, pp. 466-470, Nov. 1972.

61. C.A. Hoer. A Network Analyzer Incorporating Two Six-Port Reflectometers // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. MTT-25. pp. 1070-1074, Dec. 1977.

62. C.A. Hoer. Calibrating Two Six-Port Reflectometers with an Unknown Length of Precision Transmission Line // In 1978 IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig. June 1978, pp. 176-178.

63. C.A. Hoer. Choosing Line Lengths for Calibrating Network Analyzers // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-31, pp. 76-78, Jan. 1983.

64. C.A. Hoer. Performance of a Dual Six-Port Automatic Network Analyzer // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-27, pp. 993A996, Dec 1979.

65. C.A. Hoer. The Six-Port Coupler: A New Approach to Measuring Voltage, Current, Power, Impedance, and Phase // IEEE Trans. Instrum. Meas. Vol. IM-21, 1 pp. 466-470, Nov. 1972.

66. C.A. Hoer. Using Six-Port and Eight-Port Junctions to Measure Active and Passive Circuit Parameters // National Bureau of Standards, Tech. Note 673, 1975.

67. C.F. Engen and C.A. Hoer. Thru-Reflect-Line: An Improved Technique for Calibrating the Dual Six-Port Automatic Network Analyzer // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-27, pp. 967-993, Dec. 1979.

68. D. Rytting. An Analysis of Vector Measurement Accuracy Enhancement Techniques // Hewlett-Packard Co., Santa Rosa, CA, 1984. 9.R. Bathiany. Vector Network Analyzer Views 0.5 to 40 GHz // Microwaves, Vol. 26, pp. 147-156,Apr. 1987.

69. D. Woods. A Precision Dual Bridge for the Standardization of Admittance at Very High Frequency // IEE (London), Vol. 104C, pp. 506-521, June 1957.

70. D. Woods. Explicit Solution of Calibration Equation for Dual 6-Network Analyzer // Electron. Letts., Vol. 15, No. 22, pp. 718-720, 1979.

71. E. J. Griffin. Six-Port Reflectometer Circuit Comprising Three Directional Couplers //Electron. Lett. -Vol. 18, pp. 491-493, June 1982.

72. E. J. Griffin. Six-Port Reflectometers and Network Analysers // In IEE Vacation School Lecture Notes on Microwave Measurement London Inst. Elec. Eng. 1983, pp 11/1-11/22.

73. E.F. Da Silva and M.K. McPhun. Calibration of Microwave Network Analyzer for Computer Corrected S-Parameter Measurements // Electronic Letters. Vol. 9, pp. 126-128, March 1973.

74. F. Luff, P J. Probert and J.E. Carroll. Real Time Six-Port Reflectometer // Proc. Inst. Elec. Eng. Vol. 131, pt. H, pp. 166-190, June 1984.

75. F.K. Weinert. An automatic precision IF-substitution vector ratio meter for the microwave frequency range // IEEE Trans. Instrum. Meas. Vol. IM-29, pp. 471-477, Dec. 1980.

76. G. F. Engen The Six-Port Reflectometer: An Alternative Network Analyzer // IEEE Trans, on Microwave Theory Tech. Vol. MTT-25, pp. 1075-1079, Dec. 1977.

77. G. F. Engen, C.A. Hoer. Application of an Arbitrary Six-Port Junction to Power Measurement Problems // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Vol. 21. pp. 470474, May, 1972.

78. G. Madonna, A. Ferrero and M. Pirola. Design of a Broadband Multiprobe Reflectometer // IEEE Trans. Instrum. Meas. Vol. IM-48, pp. 622-625, Apr. 1999.

79. G.F. Engen, C.A. Hoer, and R.A. Speciale. The Application of'Thru-Reflect-Delay': An Improved Technique for Calibrating the Dual Six-Port // In IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 1978, pp. 184-185.

80. G.F. Engen. A (Historical) Review of the Six-Port Measurement Technique // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-45, pp. 2414-2417, Dec. 1997.

81. G.F. Engen. An Improved Circuit for Implementing the Six-Port Technique for Microwave Measurements // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-25, pp. 1080-1083, Dec. 1977.

82. H.M. Cronson and L. Susman. A Dual Six-Port Automatic Network Analyzer // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-29, pp. 372-378, Apr. 1981.

83. H.M. Cronson and L. Susman. A Six-Port Automatic Network Analyzer // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-25, pp. 1086-1091, Nov. 1977.

84. Hewlett-Packard Co. Network Analyzer Extends Frequency Coverage to 100 GHz // Microwave Journal, May, 1987, pp. 402-403.

85. Hoer and G. F. Engen. Analysis of a Six-Port Junction for Measuring v, i, a, b, z, T and Phase // In Proc. IMEKO Symp., Dresden, June 17-23, 1973.

86. J. Fitzpatrick. Error Models for Systems Measurement // Microwave J., pp. 6370, May 1978.

87. J. R. Juroshek and C A. Hoer. A Technique for Extending the Dynamic Range of the Dual Six-Port Network Analyzer // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-33, pp. 453-459, Jan. 1985.

88. J.A. Paul and P.C.H. Yen. Millimeter-Wave Passive Components and Six-Port I Network Analyzer in Dielectric Waveguide // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-29, pp. 948-953, Sept. 1981.

89. J.D. Hunter and P.I. Somlo. Simple Derivation of Six-Port Reflectometer Equations // Electronic Letters. Vol. 21, pp. 370-371, Apr. 1985.

90. J.R. Juroshek and C A. Hoer. A Dual Six-Port Network Analyzer Using Diode Detectors // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-32, pp. 76-82, Jan. 1984.

91. K. Chang, M. Li and T. Sauter. Low Cost Microwave/Millimeter-Wave Impedance Scheme Using a Three-Probe Microstrip // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-38, pp. 1455-1460, Oct. 1990.

92. L. Cullen, S. K. Judah and F. Nikravesh. Impedance Measurement Using a 6-port Directional Coupler // Proc. Inst. Elec. Eng. Vol. 127. pt. H, pp. 92-96, Feb. 1980.

93. L. Cullen. Measurement of 2-Port Devices by a Reflectometer System // Proc. Inst. Elec. Eng., Vol. 129. Pt. H, pp. 333-337, Dec. 1982.

94. L. D Hill. Six-Port Reflectometer for the 75-105 GHz Band // Proc. Inst. Elec. Eng.-Vol. 132,Pt.H,pp. 141-143, Apr. 1985.

95. L. Susman. A New Technique for Calibrating Dual Six-Port Network with Application to S-parameter Measurements // In IEEE MTT-S Internal. Microwave Symp. Dig. IEEE. 1978, CH 1355-7/78, pp. 179-181.

96. M.A. Wood. Measurement of scattering parameters at 35 GHz using amplitude-modulated homodyne detection // Proc. Inst. Elec. Eng., Vol. 129, pt. H. pp. 363-366, Dec 1982.

97. M.P. Weidman. A Semi-Automated Six-Port for Measuring Millimeter-Wave Power and Complex Reflection Coefficient // IEEE Trans. Microwave Theory I Tech. Vol. MTT-25, pp. 1083-1086, Nov. 1977.

98. N.R. Franzen and R.A. Speciale. A New Procedure for System Calibration and Error Removal in Automated S-parameter Measurements // Proc. 5th European Microwave Conf, Hamburg 1975, pp. 69-73.

99. N.S. Chung, J.H. Kim, and J. Shin. A Dual Six-Port Automatic Network Analyzer and Its Performance // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-32, pp. 1683-1686, Dec. 1984.

100. Network Analysis at Microwave Frequencies // HP Application Note 92. V.P. Jeffrey. Wideband Millimeter-Wave Impedance Measurements // Microwave „Vol. 26, no. 4, pp. 95-102, 1983.

101. O.F. L. Warner. Microwave Network Analysers // In IEE Vacation School Lecture Notes on RF Electrical Measurement. London, Inst. Elec. Eng. 1979, pp. 21/1-21/29.

102. Olney. The Effects of Adapters on Vector Network Analyzer Calibration // Microwave Journal,. Vol. 37, pp.60-72, Nov. 1994

103. P.I. Somlo and J.D. Hunter. A Six-Port Reflectometer and its Complete Characterization by Convenient Calibration Procedures // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. -Vol. MTT-30, pp. 186-192, Feb. 1982.

104. P.I. Somlo, J.D. Hunter and D.C. Arthur. Accurate Six-Port Operation with Un-calibrated Nonlinear Diodes // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-33, pp. 261-282, Mar. 1985.

105. P.J. Probert and J.E. Carroll. Design Features of Multi-Port Reflectometers // Proceedings of Inst. Elect. Eng. Vol. 129, pp. 245-252, Oct. 1982.

106. R. Caldecott. The Generalized Multiprobe Reflectometer and Its Application to Automated Transmission Line Measurements //IEEE Trans, on Anten. Prop.-Vol. AP-21,pp.550-554, Apr. 1973.

107. R.A. Speciale. Results of TSD Scattering Parameter Measurements Performed on Commercial ANA // Proc. 9th European Microwave Conf., Brighton, pp. 350-354, Sept. 1979.

108. R.B. Hanson and G.P. Riblet. An Ideal Six-Port Network Consisting of a Matched Reciprocal Lossless Five-Port and a Perfect Directional Coupler // IEEE Trans, of Microwave Theory and Tech. Vol. MTT-31, pp. 284-288, Mar. 1983.

109. R.E. Lafferty. Diode Sensors for the Measurement of True Power // Microwave J., pp. 161-172, Nov. 1987.

110. R.E. Neidert. Monolitic Circuit for Reflection Coefficient Measurement // IEEE Microwave Guided Waves Lett., Vol. 1, pp. 195-197, Aug. 1991.

111. R.F. Clark. Absolute Calibration of Microwave Attenuation Measurement System // IEEE Transactions of Instrumentation and Measurement. Vol. IM-25, June 1976.-pp. 126-128.

112. S. Li and R.G. Bosisio. Calibration of Multiport Reflectometers by Means of Four Open Short Circuits // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-30, pp. 1085-1090, Jul. 1982.

113. S. Moscowitz. Six-Port Measurements Spark Automatic Network Analyzers // Microwaves, Vol. 18, p. 35, Apr. 1979.

114. S.S. Li. Method and a Six-Port Network for Use in Determining Complex Reflection Coefficients of Microwave Networks // U.S. Patent Int. C13 G01R 27/04, # 4521728, Jun. 4, 1985.

115. U. Stumper. New Non-Directional Waveguide Multi-Coupler as Part of a Simple Microwave Six-Port Reflectometer // Electron. Lett. Vol. 18. pp 757758, Sept 2, 1982.

116. Uhlir Jr. Correction for Adapters in Microwave Measurements // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-22, pp. 330-332, Jul. 1974.

117. W. Beatty. Automatic Measurement of Network Parameters A Survey // NBS Monograph 151. Washington. DC. June 1976.

118. W. Kruppa and K.F. Sodomsky. An Explicit Solution for the Scattering Parameters of a Linear Two-port Measured with an Imperfect Test Set // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-19, Jan. 1971. pp. 122-123.

119. Weltman. Increase the Range of Crystal Detectors // Microwaves, pp. 86-88, Jan 1979.

120. Wiltron Company 1992 Catalog. Printed in the U.S.A. 1992. 17.R.A. Hackborn. An Automatic Network Analyzer System // Microwave J. - Vol. 11, 1968.-pp.53-57.