測(cè)量阻抗變換器平衡度及其網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的結(jié)構(gòu)及其確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更特別地說(shuō)，是指一種利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量阻抗變換器平衡度及其網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的結(jié)構(gòu)及其確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在天線系統(tǒng)中，需要將天線的輸入阻抗變換到等于饋線的特性阻抗以保證饋線工作在行波狀態(tài)，同時(shí)，對(duì)稱振子形式的短波天線如偶極天線、偶極對(duì)數(shù)周期天線、魚(yú)骨天線等其饋電端子的電位大小相等、相位相反，也就是說(shuō)振子的兩臂對(duì)地是平衡的，如果這一平衡系統(tǒng)與對(duì)地不平衡的同軸線連接，則振子饋電端子上電位的絕對(duì)值不再相同。平衡-不平衡傳輸線阻抗變換器就實(shí)現(xiàn)阻抗變換和平衡變換作用。上述天線形式若未使用平衡-不平衡阻抗變換器或變換器的平衡度不太好，不僅改變了天線方向圖的形狀，而且改變了天線的輸入阻抗，此外同軸線外導(dǎo)體外壁的高頻電流還產(chǎn)生不需要的附加輻射干擾其它儀器和設(shè)備。正確測(cè)量和評(píng)價(jià)一個(gè)平衡-不平衡阻抗變換器幅度平衡度和相位平衡度的好壞尤為重要。常用的測(cè)量方法有采用矢量電壓表測(cè)量的，但要求電壓表探針的輸入阻抗必須比負(fù)載阻抗高很多，特別是當(dāng)器件平衡較好時(shí)，這一要求更為重要，同時(shí)矢量電壓表實(shí)際使用時(shí)出現(xiàn)故障的概率高，現(xiàn)在使用的很少。也有采用網(wǎng)絡(luò)分析儀的，現(xiàn)有能查閱到的資料顯示出測(cè)試時(shí)平衡端口失配嚴(yán)重，特別是測(cè)量大變比的阻抗變換器平衡度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種測(cè)量阻抗變換器平衡度的方法，用于正確衡量平衡-不平衡阻抗變換器的平衡度，幫助射頻工程師們?cè)O(shè)計(jì)和研制出平衡度良好的阻抗變換器。由本發(fā)明提供的測(cè)量方法建立在輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，由輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各測(cè)試端口阻抗的完全匹配，基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，由網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試阻抗變換器輸入端口和各平衡端口的S參數(shù)，根據(jù)S參數(shù)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的運(yùn)算計(jì)算得到阻抗變換器的平衡度。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的測(cè)量阻抗變換器平衡度及其網(wǎng)絡(luò)參數(shù)結(jié)構(gòu)，該方法建立在輔助測(cè)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，對(duì)于常用的1:N(N = 2、4、6、9)，即N>1時(shí)，平衡-不平衡阻抗變換器，測(cè)量平衡度時(shí)的輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问讲捎孟铝行问剑瑴y(cè)試時(shí)平衡-不平衡傳輸線阻變換器的兩平衡端各與一電阻Rl相串聯(lián)，然后再與兩分電阻R2并聯(lián)，兩分壓電阻的中點(diǎn)接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或標(biāo)載；
[0005]對(duì)于常用的1:1平衡-不平衡阻抗變換器，即1: N，0〈N彡I時(shí)，平衡-不平衡阻抗變換器，測(cè)量平衡度時(shí)的輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问骄刹捎孟铝行问剑瑴y(cè)試時(shí)平衡-不平衡傳感線阻變換器的兩平衡端先與電阻Rl并聯(lián)，然后再與兩分壓電阻R2并聯(lián)，兩分壓電阻的中點(diǎn)接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析或標(biāo)載。
[0006]對(duì)于1:N，當(dāng) N = 2 時(shí)，Rl = 21 Ω，R2 = 71 Ω ;當(dāng) N = 4 時(shí)，Rl = 73Ω，R2 = 58Ω ；當(dāng) N = 6 時(shí)，Rl = 124Ω，R2 = 55Ω ;當(dāng) N = 9 時(shí)，Rl = 199 Ω，R2 = 53Ω，1:N，0〈N 彡 I時(shí)，Rl = 150Ω，R2 = 150 Ω。
[0007]本發(fā)明還涉及一種測(cè)量阻抗變換器平衡度及其網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的確定方法，
[0008]對(duì)于1:N(N = 2、4、6、9)時(shí)，即對(duì)于1:N(N>1)時(shí)，平衡-不平衡阻抗變換器，輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问讲捎孟铝行问?，測(cè)試時(shí)平衡-不平衡傳輸線阻變換器的兩平衡端各與一電阻Rl相串聯(lián)，然后再與兩分電阻R2并聯(lián)，兩分壓電阻的中點(diǎn)接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或標(biāo)載；對(duì)于輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)數(shù)值，具體如下:
[0009]當(dāng)N = 2 時(shí)，Rl = 21 Ω，R2 = 71 Ω ；
[0010]當(dāng)N = 4 時(shí)，Rl = 73Ω，R2 = 58Ω ;
[0011]當(dāng)N = 6 時(shí)，Rl = 124Ω，R2 = 55Ω ;
[0012]當(dāng)N = 9 時(shí)，Rl = 199Ω，R2 = 53Ω ;
[0013]具體操作時(shí)，按照下列步驟，
[0014]步驟一:根據(jù)不同的變比形式，篩選對(duì)應(yīng)阻值的元器件，制作輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，
[0015]步驟二:對(duì)兩端口網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行兩端口校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完成后，按照下列形式連接好兩端口網(wǎng)絡(luò)分析儀、平衡-不平衡阻抗變換器和輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，傳輸線阻抗變換器的不平衡端Al與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口 I連接，兩平衡端B1、B2各與電阻Rl相串聯(lián)，然后再與兩分壓電阻R2并聯(lián)，兩分壓電阻的中點(diǎn)接地，其中一分壓電阻的另一端A2連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口 2，另一分壓電阻的另一端A3連接一個(gè)50歐的標(biāo)載，以dB為單位讀此時(shí)的S21參數(shù)幅度，和以°為單位相位，分別記為dBMAG(S21_l)、IMG(S21_1)；
[0016]步驟三:按照下列形式連接好兩端口網(wǎng)絡(luò)分析儀、平衡-不平衡阻抗變換器和輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，傳輸線阻抗變換器的不平衡端Al與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口 I連接，兩平衡端B1、B2各與一電阻Rl相串聯(lián)，然后再與兩分壓電阻R2并聯(lián)，兩分壓電阻的中點(diǎn)接地，其中一分壓電阻的另一端A2連接一個(gè)50歐的標(biāo)載，另一分壓電阻的另一端A3連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口 2，以dB為單位讀此時(shí)的S21參數(shù)幅度和以O(shè)為單位讀相位，分別記為dBMAG、IMG ；
[0017]步驟四:計(jì)算阻抗變換器的平衡度如下，
[0018]幅度不平衡度:mag(dB) = dBMAG (S21_l)-dBMAG (S21_2)
[0019]對(duì)于相位不平衡度，當(dāng)MG(S21_1)為正時(shí)，
[0020]相位不平衡度:pha(。)=360+IMG (S21_2) -1MG (S21_l)；
[0021]當(dāng)MG(S21_1)為負(fù)時(shí)，
[0022]相位不平衡度:pha(。)=360+IMG (S21_l) -1MG (S21_2)；
[0023]對(duì)于1:1平衡-不平衡阻抗變換器，輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问讲捎孟铝行问?，測(cè)試時(shí)平衡-不平衡傳感線阻變換器的兩平衡端先與電阻Rl并聯(lián)，然后再與兩分壓電阻R2并聯(lián)，兩分壓電阻的中點(diǎn)接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析或標(biāo)載，對(duì)應(yīng)輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)數(shù)值，具體為:R1 = 150 Ω，R2 = 150 Ω，
[0024]具體操作時(shí)，按照下列步驟，
[0025]步驟一:根據(jù)不同的變比形式，篩選對(duì)應(yīng)阻值的元器件，制作輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，
[0026]步驟二:對(duì)兩端口網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行兩端口校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完成后按下列形式連接好兩端口網(wǎng)絡(luò)分析儀、平衡-不平衡阻抗變換器和輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，傳輸線阻抗變換器的不平衡端Al與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口 I連接，兩平衡端B1、B2與電阻Rl相并聯(lián)，然后再與兩分壓電阻R2并聯(lián)，兩分壓電阻的中點(diǎn)接地，其中一分壓電阻的另一端A2連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口 2，另一分壓電阻的另一端A3連接一個(gè)50歐的標(biāo)載，以dB為單位讀此時(shí)的S21參數(shù)幅度和以°為單位讀相位，分別記為dBMAG (S21_l)、IMG(S21_1)，
[0027]步驟三:按照下列形式連接好兩端口網(wǎng)絡(luò)分析儀、平衡-不平衡阻抗變換器和輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，傳輸線阻抗變換器的不平衡端Al與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口 I連接，兩平衡端B1、B2與電阻Rl相并聯(lián)，然后再與分壓電阻R2并聯(lián)，兩分壓電阻的中點(diǎn)接地，其中一分壓電阻的另一端A2連接一個(gè)50歐的標(biāo)載，另一分壓電阻的另一端A3連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口 2，以dB為單位讀此時(shí)的S21參數(shù)幅度和以O(shè)為單位讀相位，分別記為dBMAG (S21_2)、IMG(S21_2)；
[0028]步驟四:計(jì)算阻抗變換器的平衡度如下，
[0029]幅度不平衡度:mag(dB) = dBMAG (S21_l)-dBMAG (S21_2)
[0030]對(duì)于相位不平衡度，當(dāng)MG(S21_1)為正時(shí)，
[0031]相位不平衡度:phaO= 360+IMG (S21_2) -1MG (S21_l)；
[0032]當(dāng)MG(S21_1)為負(fù)時(shí)，
[0033]相位不平衡度:phaO= 360+IMG (S21_l) -1MG (S21_2)。
[0034]本發(fā)明提供的方法建立在輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)上，原理簡(jiǎn)單、使用的元器件少，可操作性強(qiáng)，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員易于掌握和實(shí)施。本發(fā)明可以廣泛地用于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0035]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0036]圖1是1:N(N= 2、4、6、9)平衡-不平衡阻抗變換器平衡度的輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问剑?br>[0037]圖2是1:1平衡-不平衡阻抗變換器平衡度的輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问剑?br>[0038]圖3是基于2端口矢網(wǎng)測(cè)試1:N(N = 2、4、6、9)平衡-不平衡阻抗變換器平衡度的測(cè)試其中一平衡端口的S21參數(shù)的原理圖；
[0039]圖4是基于2端口矢網(wǎng)測(cè)試1:N(N = 2、4、6、9)平衡-不平衡阻抗變換器平衡度的測(cè)試另一平衡端口的S21參數(shù)的原理圖；
[0040]圖5是基于2端口矢網(wǎng)測(cè)試1:1平衡-不平衡傳輸線阻抗變換器平衡度的測(cè)試其中一平衡端口的S21參數(shù)的原理圖；
[0041]圖6是基于2端口矢網(wǎng)測(cè)試1:1平衡-不平衡傳輸線阻抗變換器平衡度的測(cè)試另一平衡端口的S21參數(shù)的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]本發(fā)明的測(cè)量阻抗變換器平衡度及其網(wǎng)絡(luò)參數(shù)結(jié)構(gòu)，該方法建立在輔助測(cè)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，對(duì)于常用的1:N(N = 2、4、6、9)，即N>1時(shí)，平衡-不平衡阻抗變換器，測(cè)量平衡度時(shí)的輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问讲捎孟铝行问剑鐖D1，測(cè)試時(shí)平衡-不平衡傳輸線阻變換器的兩平衡端各與一電阻Rl相串聯(lián)，然后再與兩分電阻R2并聯(lián)，兩分壓電阻的中點(diǎn)接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或標(biāo)載；
[0043]對(duì)于常用的1:1平衡-不平衡阻抗變換器，S卩1:N，0〈N彡I時(shí)，平衡-不平衡阻抗變換器，測(cè)量平衡度時(shí)的輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问骄刹捎孟铝行问?，如圖2，測(cè)試時(shí)平衡-不平衡傳感線阻變換器的兩平衡端先與電阻Rl并聯(lián)，然后再與兩分壓電阻R2并聯(lián)，兩分壓電阻的中點(diǎn)接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析或標(biāo)載。
[0044]對(duì)于1:N，當(dāng) N = 2 時(shí)，Rl = 21 Ω，R2 = 71 Ω ;當(dāng) N = 4 時(shí)，Rl = 73Ω，R2 = 58Ω ；當(dāng) N = 6 時(shí)，Rl = 124Ω，R2 = 55Ω ;當(dāng) N = 9 時(shí)，Rl = 199 Ω，R2 = 53Ω，1:N，0〈N 彡 I時(shí)，Rl = 150Ω，R2 = 150 Ω。
[0045]本發(fā)明還涉及一種測(cè)量阻抗變換器平衡度及其網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的確定方法，
[0046]對(duì)于1:N(N = 2、4、6、9)時(shí)，即對(duì)于1:N(N>1)時(shí)，平衡-不平衡阻抗變換器，輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问讲捎孟铝行问?，測(cè)試時(shí)平衡-不平衡傳輸線阻變換器的兩平衡端各與一電阻Rl相串聯(lián)，然后再與兩分電阻R2并聯(lián)，兩分壓電阻的中點(diǎn)接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀或標(biāo)載；對(duì)于輔助測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)數(shù)值，具體如下: