УДК 681.51.01:007
РОМАНОВ Д.А., НЕСТЕРОВ Г.Д.
АНАЛИЗАТОР СВЧ ЦЕПЕЙ И СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ
МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
КубГТУ, 350072, РОССИЯ, г. Краснодар, ул. Московская, 2, тел.: 558401, fax: (8612) 576592, e-
mail: adm@kgtu.kuban.ru
Повышение качества и числа измерений, разнообразных по сложности и числу
контролируемых параметров СВЧ сигналов и цепей - актуальная техническая и
экономическая проблема. В настоящее время измерители параметров СВЧ сигналов
и цепей обладают рядом недостатков: низким коэффициентом загрузки
большинства приборов, их огромными габаритами, ручным управлением
измерительной
техникой,
необходимостью
привлечения
высококвалифицированного персонала для ее обслуживания и поверки, большими
затратами на измерения, неудовлетворительной точностью измерений, отсутствием
многофункциональности.
В целях устранения указанных недостатков в НПК "Ритм" (г. Краснодар)
разрабатывается многофункциональный анализатор СВЧ цепей, который позволит
резко сократить парк измерительных СВЧ приборов, расширить метрологические и
эксплуатационные возможности новых приборов по сравнению с применяемыми
(фирмой "Hewlett Packard" разработаны системы измерений параметров СВЧ
сигналов и цепей, в которых устранены описанные недостатки, но их дороговизна -
основная причина их недостаточного распространения). Основной принцип
аппаратной реализации разрабатываемого анализатора цепей - взаимодействие
приборов, входящих в состав системы, и управляющей ЭВМ. Работа системы как
конечного автомата обеспечивает надежность и защиту от ошибок пользователя.
По электрическим параметрам эта система соответствует интерфейсу RS-232.
Инициатива обмена всегда исходит от управляющей ЭВМ, приборы могут
передавать информацию в канал только в ответ на команду управляющей ЭВМ на
передачу. В целях предотвращения сбоев в работе цифровых элементов,

вызываемых недостатком питания, установлен супервизор, обеспечивающий сброс
при снижении напряжения питания.
В основу действия отдельных приборов, входящих в состав единого
многофункционального
анализатора
СВЧ
цепей,
положена
связь
микропроцессорных средств, управляющих работой прибора, и выполнение
функции обмена данными с внутриприборным интерфейсом системы.
Нами разработаны и исследованы алгоритмы, являющиеся основой
программного обеспечения для управления работой прибора Р4, - измерителя
комплексных параметров рассеяния исследуемого СВЧ четырехполюсника.
Рис.1.
Структура внутреннего интерфейса многофункционального измерительного прибора
С помощью теории матриц разработан алгоритм исключения систематических
погрешностей, вносимых измерительным СВЧ трактом. Методом математического
моделирования на ЭВМ произведены исследования погрешностей определения
паразитных параметров измерителя, обусловленных неидеальностью эталонных
мер, и минимизация погрешностей их определения, вызванных погрешностями
интерполирования их амплитуд и фаз на частотах, отличных от тех, при которых
производилась калибровка. Установлено, что погрешность интерполирования
амплитуд паразитных параметров не превышает 0.0043%, фаз - 0.001°.

Метод аппроксимации амплитуд и фаз паразитных параметров измерителя
выбирался по критерию минимума временных затрат при заданном уровне
точности. Установлено, что интерполирование кубическими сплайнами при
условии, что значения наклонов определяются упрощенным способом - наиболее
приемлемый способ определения паразитных параметров в режиме реального
времени. Разработанные алгоритмы реализованы программно на языке С++.
Для определения отношения амплитуд и разности фаз сигналов (искаженных
аддитивными шумами), прошедших и не прошедших через измерительный тракт,
разработана автоматизированная система, включающая программную и аппаратную
части. Основа системы - цифровой сигнальный процессор ADSP-2181 фирмы
"Analog Devices".
Разработанный нами метод совмещения сигналов по фазе выполнен на языке
Ассемблера сигнального процессора. Время работы программы не превышает 200
мкс.
Программное обеспечение, реализующее алгоритм коррекции результатов
измерений, и система измерения отношения амплитуд и разности фаз сигналов
использованы для создания цифровой управляющей части измерителя Р4 в НПК
"Ритм".
1. Силаев М.А., Брянцев С.Ф. Приложение матриц и графов к анализу СВЧ
устройств. - М.: Советское радио, 1970. - 248 с.
2. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников
на СВЧ. - М.: Связь, 1971. - 360 с.
3. Руководство пользователя по сигнальным микропроцессорам семейства ADSP-
2100 / Пер. с англ. О.В. Луневой; Под ред. А.Д. Викторовна; Санкт-
Петербургский гос. электротехн. ун-т. - Санкт-Петербург, 1997. - 520 с.
4. Еремин Е.Г., Казарновский В.С., Нечаев Э.В. Измерения S-параметров
транзисторов некоторых типов. - Вопросы радиоэлектроники. Сер.
Радиоизмерительная техника. - 1972. - вып. 2. - С. 115 - 119.
5. Абубакиров Б.А., Гудков К.Г., Нечаев Э.В. Измерение параметров
радиотехнических цепей/ Под ред. В.Г. Андрущенко, Б.П. Фатеева. - М.: Радио и
связь, 1984. - 248 с.