Устройство для измерения фазового сдвига

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА, содержащее высокочастотный генератор, соединенный с делителем мощности, к первому выходу которого последовательно подсоединены первый вентиль и первый источник когерентного света с модулирующим входом, оптически связанный через оптический фазовраьчатель с входом фазового детектора, выполненного в виде лавинного фотодиода с фильтром нижних частот и индикатором-на выходе, а к второму выходу делителя мощности подсоединен второй вентиль, соединенный с входной клеммой исследуемого СВЧ элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен второй источник когерентного света, подключенный модулирующим входом к выходной клемме исследуеi мого СВЧ элемента и оптически связанный через оптический аттенюатор (Л с входом фазового детектора. с: сх о 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

° °

РЕСПЛ ЛИК аю <в зад С 01 R 25/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОВ ЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

P+ QAQp" p юъ (21) 3365108/18-21 (22) 11.12.81

{46) 15.05.83. Вюл. М 18 (72) А.A Головков, Д.A. Калиникос и А.П. Осипов (71 ) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (53) 621.317.77(088.8) (56) -1. Авторское свидетельство СССР

Р 720995, кл. G 01 и 25/02, 1977. .2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2995612/18-21, кл. G 01 R 25/02, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ФАЗОВОГО СДВИГА, содержащее высокочастотный генератор, соединенный с делителем мощности, к первому выходу которого последовательно подсоединены первый вентиль и первый источник когерентного света с модулирующим входом, оптйчески связанный через оптический фазовращатель с входом фазового детектора, выполненного в виде лавинного фотодиода с фильтром нижних частот и индикатором. на выходе, а к второму выходу делителя мощности подсоединен второй вентиль, соединенный с входной клеммой исследуемого СВЧ элемента, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен второй источник когерентного света, подключенный модулирующим входом к выходной клемме исследуемого СВЧ элемента и оптически свя- ж занный через оптический аттенюатор с входом фазового детектора.

1018041 входом, оптически связанныи ч. ре.з оптический фазовращатель с входом фазового детектора, выполненного в виде лавинного фотодиода с фильтром нижних частот и индикатором на выходе, а к второму выходу делителя мощности подсоединен второй вентиль, соединенный с входной клеммой исследуемого СВЧ элемента, введен второй источник когерентного света, подключенный модулирующим входом к выходиой клемме исследуемого СВЧ элемента, оптически связанный через оптический аттенюатор с входом фазового детектора.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит высокочастотный генератор 1, делитель 2 мощности, первый вентиль 3, первый источник 4 когерентного света с модулирующим входом, оптический фазовращатель

5, фазовый детектор 6, выполненный в виде лавинного фотодиода, фильтр 7 нижних частот, индикатор 8, второй вентиль 9, исследуемый СВЧ элемент 10, второй источник 11 когерентного света с модулирующим входом, оптический аттенюатор 12.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал от генератора 1 поступает на вход делителя 2 мощности. С первого выхода делителя

2 мощности высокочастотный сигнал через первый вентиль 3 поступает на источник 4 когерентного света и осуществляет модуляцию светового излучения по интенсивности опорными высокочастотными колебаниями. Источник 4 когерентного света генерирует высокостабильный когерентный сигнал в оптическом диапазоне частот (луч света), который через оптический фазовращатель 5 поступает на вход фазового детектора б, выполненного в виде лавинного фотодиода.

C второго выхода делителя 2 мощности высокочастотный сигнал через второй вентиль 9 и исследуемый СВЧ элемент 10 поступает на модулирующий вход второго источника 11 когерентного света, идентичного с источни-. ком 4, и также осуществляет модуляцию излучения по интенсивности колебаниями, прошедаими через исследуемый СВЧ элемент .10. Источник 11 когерентного света генерирует высокочастотный когерентный сигнал оптического диапазона (луч света), совпадающий по параметрам с сигналом источника 4, который через оптический аттенюатор 12 также поступает на фазовый детектор 6.

Цель изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения фазового сдвига, содержащее высокочастотный генератор, соединенный с делителем мощности, к первому выходу которого последовательно подсоединены первый вентиль и первый источник когерентного света с модулирующим

6О

Идентичные вентили 3 и 9 служат для развязки и уменьшения влияния отраженных волн. Фильтр 7 нижних

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых характеристик радиоустройств на высоких и сверхвысоких частотах.

Известно двухканальное устройство для измерения разности фазовых характеристик высокочастотных и свЕрхвысокочастотных устройств, в котором для повышения точности измерений канал опорных колебаний выполнен оптическим 1 j.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким по технической.

i c. сущности к изобретению является устройство, содержащее два канала высокочастотный измерительный с исследуемым СВЧ элементом и оптический канал опорных колебаний, высокочастотный генератор, делитель мощ- 20 ности, первый вентиль, источник когерентного света, выполненный с модулирующим входом (например, полупроводниковый лазер с модуляцией смещением), где выполняется модуля- 25 ция опорного сигнала светового излучения по интенсивности, оптический фазовращатель, оптический фазовый детектор, выполненный в виде лавинного диода с фильтром нижних частот и 3п индикатором на выходе, второй вентиль и согласующий элемент 2 .

Такое измерительное устройство обеспечивает возможность измерения фазовых характеристик различных СВЧ устройств в широкой полосе частот, однако имеет существенный недостаток, заключающийся в зависимости величины выходного сигнала не только от разности фаз колебаний, но и модуля коэффициента передачи исследуемого СВЧ элемента. Это обусловлено зависимостью тока лавинного фотодиода .от амплитуды действующего на нем высокочастотного напряжения, поступающего с исследуемого СВЧ элемента через . 45 согласующую цепь. Использование в измерительном канале регулируемого аттенюатора не позволяет существенно повысить точность измерений,ибо при изменении затухания в высокочас- 50 тотных и сверхвысокочастотных аттенюаторах происходит изменение фазы высокочастотных колебаний из-за паразитных реактивностей, присутствующих в схеме аттенюатора. 55

1018041

Составитель Н. Агеева

Редактор M. Бандура Техред К.Иыцьо Корректор А. Дзятко

Заказ 3531/44 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР,по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 часгот служит для выделения в токе лавинного фотодиода составляющей, пропорциональной разности фаз между опорными колебаниями, которыми модулирован по интенсивности световой луч, генерируемый источником 4 в канале опорных колебаний, и колебаниями измерительного канала, которыми модулирован по интенсивности световой луч, генерируемый источником 11 когерентного излучения. Индикатор 8 служит для нндицирования фазораэностного сигнала, оптический фазовращатель 5 служит для калибровки устройства, а оптический аттенюатор 12— для выравнивания интенсивности све- 15 товых лучей источников 4 и 11 когерентного света.

Ток лавинного фотодиода определя-. ется действующим на нем напряжением смещения и интенсивностью его осве- 2п щенности, которая определяется световыми лучами, поступающими с оптического фазовращателя 5 и оптического аттенюатора 12. Интенсивность этих световых лучей, в соответствии 25 со сказанным,. изменяется в такт с опорными высокочастотными колебаниями измерительного канала, прошедшими через исследуемый СВЧ элемент 10.

В результате ток лавинного фотодиода содержит составляющую, пропорциональную разности фаз между колебаниями опорного и измеренного каналов. Эта составляющая выделяется. фильтром 7 нижних частот и индицируется на индикаторе 8.

Использование второго источника 11 когерентного света и оптического аттенюатора 12 выгодно отличает предлагаемое устройство измерения фазы от известного, так как в нем уменьшается зависимость выходного сигнала устройства от модуля коэффициента передачи исследуемого СВЧ элемента. Это объясняется тем, что если в качестве источника когерентного светового излучения использовать инжекционные полупроводниковые лазеры, на которые подается, постоянное напряжение смещения и модулирующие СВЧ колебания, то соответствующим выбором режима. работы лазера можно обеспечить 10ОЪ-ную модуляцию светового излучения в измерительном н опорном каналах. Среднюю интенсивность светового излучения в измерительном и опорном каналах можно выравнять с помощью оптического аттенюатора, который не изменяет фазы ни оптического, ни, тем более, модулирующего это световое излучение

СВЧ сигнала. В результате снижается ошибка измерения фазовых характеристик, что увеличивает сферу применения измерительного устройства, повышает его прециэионность и устраняет необходимость разработки ряда измерителей, имеющих близкие рабочие параметры.