Устройство для измерения фазовых сдвигов четырехполюсников

 

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ ЧЕТЫРЕХПОЛОСНИКОВ, содержащее генератор качающейся частоты , первый выход которого через основной канал первого направленного ответвителя подключен к входу тройника, а его -второй выход - к входу генератора строб-импульсов, первый выход тройника через первый управляемый аттенюатор и первый ферритовый вентиль соединен с входом основного канала второго направленного ответвителя, выход которого является входом для подключения исследуемого четырехполюсника, а к его втоjpOMy выходу последовательно подсое- . динены второй управляемый аттенюатор и второй ферритовый вентиль и основной канал третьего направленного ответвителя выход основного канала которого является выходом для подключения исследуемого четырехполюсника , стробоскопический преобразователь частоты, вход которого подключен к выходу генератора строб-импульсов , а выход - к входу преобразователя частоты, блок, управления, первыЯ и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых аттенюаторов, усилитель и электроннолучевую трубку, отличающееся тем, что, с целью повышения, точности при измерении фазовых сдвигов невзаимных четырехполюсников, в устройство введены третий управляемый аттенюатор, коммутационный цифровой фазометр, генератор метки,блок вывода информации, блок коррекции и сумматор мощности, причем вход третьего управляемого аттенюатора подключен к выходному плечу вторичного канала первого направленного ответвителя , управляющий вход - к третьему выходу блока управления, а выходк первому входу сумматора мощности, к второму, третьему и управляющему входам которого подключены соответственно выходы второго и третьего направленных ответвителей и блока управления, к выходу сумматора мощности подсоединен вход стробоскопиW ческого преобразователя частоты,вход коммутационного цифрового фазометра подключен к выходу преобразовг уеля частоты, а его первый, второй и третий выходы подключены соответственно к входам блока управления, блока вывода информации, блока коррекции и усилителя, к первому, второму и третьему входам электроннолучевой трубки подключены соответственно выхоtsD to да блока вывода информации, усилителя и генератора метки, к входу которого подсоединен выход генераО Ч тора качающейся частоты, второй выход генератора метки соединен с вторым входе блока вывода информаto 1ЩИ, а первый и второй выходы блока коррекции подключены соответственно к третьему входу блока вывода информации и корректирующему входу усилителя. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коммутационный цифровой фазометр состоит из последовательно соединенных формирователя напряжений, триггера, выход которого является входом коммутацион;ного цифрового фазометра, фиксатора

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПИЬЛИК у 5п G 01 R 25/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ (21) 3369668/18-09 (22) 06.11.81 (46) 07.06. 83. Вюл. Р 21 (72) В.T.Ревин (71) Минский радиотехнический институт (53) 621.317.373(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 819785, кл. G 01 R 25/02, 1979.

2.. Авторское свидетельство СССР

В 2963478/18-. 21, кл. G 01 R 25/00, 1980 (прототип). (54)(57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ФАЗОВЫХ СДВИГОВ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащее генератор качающейся час-тоты, первый выход которого через основной канал первого направленного ответвителя подключен к входу тройника, а его -второй выход — к . входу генератора строб-импульсов, первый выход тройника через первый управляемый аттенюатор и первый ферритавый вентиль соединен с входом основного канала второго направленного ответвителя, выход которого является входом для подключения исследуемого четырехполюсника, а к его вто- . рому выходу последовательно подсоединены второй управляемый аттенюатор и второй ферритовый вентиль и основной канал третьего направленного ответвителя; выход основного канала которого является выходом для подключения исследуемого четырехполюсника, стробоскопический преобразователь частоты, вход которого подключеп к выходу генератора строб-импуль сов, а выход — к входу преобразова- . теля частоты, блок, управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к. Управляющим входам первого и второго управляемых аттенюаторов, усилитель и электроннолучевую трубку, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения. точности при измерении фазовых

„„SU„„A сдвигов нев заимных четырехполюсников, в устройство введены третий управляемый аттенюатор, коммутационный цифровой фаэометр, генератор метки, блок вывода информации, блок коррекции и сумматор мощности, причем вход третьего управляемого аттенюатора подключен к выходному плечу вторичного канала первого направленного ответвителя, управляющий вход — к третьему выходу блока управления, а выходк первому входу сумматора мощности, к второму, третьему и управляющему входам которого подключены соответственно выходы второго и третьего направленных.ответвителей и блока управления, к выходу сумматора мощ- Щ ности подсоединен вход стробоскопического преобразователя частоты, вход коммутационного цифрового фазометра подключен к выходу преобразователя частоты, а его первый, второй и третий выходы подключены соответственно к входам блока управления, блока вывода информации, блока коррекции и усилителя, к первому, второму и тре- М тьему входам электройнолучевой труб- аиа ки подключены соответственно выходы блока вывода информации, усилителя и генератора метки, к входу Я которого подсоединен выход генератора качающейся частоты, второй выход генератора метки соединен с ав Д вторым входом блока вывода информации, а первый и второй выходы блока коррекции подключены соответственно к третьему входу блока вывода информации и корректирующему входу фь усилителя.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что коммутационный цифровой фазометр состоит иэ последовательно соединенных формирователя напряжений, триггера, выход которого является входом коммутацион:,ного цифрового фаэометра, фиксатора

1022072 уровня, сумматора импульсов, аналого-цифрового преобразователя, причем второй выход триггера, выход аналогоцифрового преобразователя и второй

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ.

Известно устройство для измерения фазовых сдвигов четырехполюсни- . ков, содержащее генератор качающей- 5 ся частоты, блок управления, модулятор, делитель мощности, два управляемых аттенюатора, два ферритовых вентиля, четыре направленных ответвителя, два СВЧ переключателя, от- 30 резок волновода, исследуемый невзаимный четырехполюсник, два управляемых СВЧ переключателя, два тройника, квадратурный и противофазный восьмиполюсники, четыРе детектора, 15 две схемы вычитания, двухканальный электронный коммутатор, синхронный детектор, индикатор с нулем в середине шкалы, электроннолучевую трубку 1 .

В этом измерителе существует погрешность измерения, обусловленная наличием в измерительном тракте квадратурного и противофаэного восьмиполюсников, в которых производится интерференция СВЧ сигналов, необходимость предварительного измерения ослаблений исследуемого четырехполюсника для введения пЬправок в результат измерения, что также ведет к увеличению погрешности измерения. 3О

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения фазовых сдвиros четырехполюсников, содержащее генератор качающейся частоты, пер- 35 вый выход которого через основной канал первого направленного бтветвителя подключен к входу тройника, а. его второй выход — к входу генератора строб-импульсов, первый выход 4В тройника через первый управляемый аттенюатор и первый ферритовый вентиль соединен с входом основного канала второго направленного ответвителя, выход которого является входом 45 для подключения исследуемого четырехполюсника, а .к его второму выходу последовательно подсоединены второй управляемый аттенюатор, второй ферритовый вентиль и основной канал третьего направленного ответвителя, . 5О выход основного канала которого яв- ляется выходом для подключения исследуемого четырехполюсника, стробосхопический преобразователь частоты, выход сумматора импульсов являются соответственно первым, вторым и третьим выходами коммутационного цифрового фазометра..

1 вход которого подключен к выходу генератора строб-импульсов, а выход— .к входу преобразователя частоты, блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых аттенюаторов, усилитель и электроннолучевую трубку 12 .

Однако данное устройство не.обеспечивает высокую точность измерений фазовых сдвигов невзаимных четырехполюсников.

Цель изобретения — повышение точности при измерении фазовых сдвигов невзаимных четырехполюсииков.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения фазовых сдвигов четырехполюсников, содержащее генератор качающейся частоты, первый выход которого через основной канал первого направленного ответвителя подключен к входу тройника, а его второй выход — к входу генератора строб-импульсов, первый выход тройника через первый управляемый аттенюатор и первый ферритовый вентиль соединен с входом основного канала второго направленного ответвителя, выход которого является входом для подключения исследуемого четырехполюсника, а к его второму выходу последовательно подсоединены второй управляемый аттенюатор, второй ферритовий вентиль и основной канал третьего направленного ответвителя, вы-. ход основного канала которого является выходом для подключения исследуемого четырехполюсника, стробоскопический преобразователь частоты, вход которого подключен к выходу генератора строб-импульсов, а выход — к входу преобразователя частотьь, блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляеьих аттенюаторов, усилитель и электроннолучевую трубку, введены третий управляемый аттеиюатор, коммутационный цифровой фазометр, генератор метки, блок вывода инфюрмации, блок коррекции и сумматор мощности, причем вход третьего управляемого аттеиюатора подключен к выходному плечу вторичного канала первого направленного ответвителя, управляющий вход - к третьему выходу блока управ.1022072 ления, а выход - к первому входу сумматора мощности, к второму, третьему и управляющему входам которого подключены соответственно выходы второго и третьего направленных ответви- 5 телей и блока управления, к выходу сумматора мощности подсоединен вход стробоскопического преобразователя частоты, вход коммутационного цифрового Фаэометра подключен к выходу преобразователя частоты, а его первый второй и третий выходы подключены соответственно к входам блока управления, блока вывода информации, блока коррекции и усилителя, к первому, второму и третьему входам электроннолучевой трубки подключены соответственно выходы блока вывода информации, усилителя н генератора метки, к входу которого подсоединен выход генератора качающейся частоты, второй20 выход генератора метки соединен с вторым входом блока вывода информации, а первый и второй выходы блока коррекции подключены соответственно к третьему входу блока вывода информа- 25 ции и корректирующему входу усилителя, при этом коммутационный цифровой фазометр состоит из последовательно соединенных формирователя напряжений, триггера, выход которого является, g0 входом коммутационного цифрового фазометра, фиксатора уровня, сумматора импульсов, аналого-цифрового преобразователя, причем второй выход триггера, выход аналого-.цифрового преобра- 35 зователя и второй выход сумматора импульсов являются соответственно первым, вторым и третьим выходами коммутационного цифрового фазометра.

На фиг..1 приведена структурная схе- 40 ма устройства для измерения фазовых сдвигов четырехполюсииков, на фиг.2 структурная схема коммутационного цифрового Фазометра, Устройство для измерения фазовых 45 сдвигов четырехполюсников, содержит генератор 1 качающейся частоты, первый выход которого через основной канал направленного ответвителя 2 подключен к входу тройника 3, а его второй выход — к входу генератора 4 строб-импульсов, первый выход тройника 3 через управляемый аттенюатор

5, ферритовый вентиль б соединен с входом основного канала направленного ответвителя 7, выход которого является входом для подключения исследуемого четырехполюсника 8, а к его второму выходу последовательно подсоединены, управляемый аттенюатор 9, ферритовый вентиль 10 и основной ка- 60 нал направленного ответвителя 11, выход основного канала которого является выходом для подключения исследуемого четырехполюсника 8, стробоскопический преобразователь 12 частоты, 5 вход которого подключен к выходу генератора 4 строб-импульсов, а выходк входу преобразователя 13 частоты, блок 14 управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам управляеьых аттенюаторов 5 и 9, усилитель 15, электроннолучевую трубку 16, управляемый аттенюатор 17, коммутационный цифровой Фазометр 18, генератор 19 метки, блок 20 вывода. информации, блок 21 коррекции и сумматор 22 мощности, причем коммутационный цифровой фазометр 18 состоит из последователь-. но соединенных Формирователя 23 напряжений, триггера 24,. выход которого является входом коммутационного цифрового фазометра 18, фиксатора

25 уровня, сумматора 2б импульсов и аналого-цифрового преобразователя 27.

Устройство работает следующим образом.

В режиме калибровки вместо исследуемого четырехполюсника 8 в тракт включается эквивалентный по геометрическим размерам четырехполюсник, не вносящий в тракт фазового сдвига. На .генераторе 1 качающейся частоты устанавливаются необходимые для проведения измерений пределы качания частоты. Блок 14 управления пе- реводится в режим измерения прямого (обратного или невзаимного в зависимости от задачи измерения-) Фазового сдвига. При таком состоянии блока 14 управления управляемый аттенюатор 5 находится в закрытом состоянии и отключается от выхода сумматора 22 мощ- . ности выход направленного ответвителя

11 ° Предположим, что в начальный момент работы измерителя блок 14 управления.установился в такой. режим, при котором управляемый аттенюатор 9 закрыт, а управляемый аттенюатор 17 .открыт. В.этом случае СВЧ сигнал поступает от генератора 1 качающейся частоты на вход направленного ответвителя 2 с выхода которого часть СВЧ сигнала (определяемая переходным ослаблением ответвителя) через открытый управляемый аттенюатор 17, сумматор

22 мощности поступает на вход стробокопического преобразователя 12 частоты. После двойного преобразования частоты в стробоскопическом преобразователе 12 и преобразователе 13 час тоты сигнал измерительной информации поступает на вход коммутационного цифрового Фазометра 18 и описывается выражением !

u„-.к,ц,Ы stiiy„>, где 0< - амплитуда преобразованного сигнала, К вЂ” коэффициент передачи иэме1 рительного тракта, М1 - фазовый сдвиг, вносимый измерительным трактом.

1022072

После прохождения определенного целого, определяемого конкретной схемой, построения триггера 24 .количества периодов исследуемого сигнала с выхода коммутационного цифрового фазометра 18 на вход блока 14 управления

5 подается управляющий сигнал, который осуществляет перекоммутацию управляемых аттенюаторов 5, 9 и 17. В этом случае закрывается управляемый аттенюатор 17 и открывается управляежай аттенюатор 9. При этом СВЧ сигнал генератора 1 качающейся частоты чвреэ направленный ответвитель 2, тройник

3, управляемый аттенюатор 9, ферритовый вентиль 10, направленный ответви->> тель 11 (эквивалентный), четырехполюсник 8, направленный ответвитель 7 поступает на вход ферритового вентиля 6 и поглощается им. С выхода направленного ответвителя 7 снимается Щ

СВЧ сигнал, который через сумматор 22 мощности, стробоскопический преобразователь 12 и преобразователь 13 частоты, в котором осуществляется его преобразование на низкую промежуточ- 25 ную частоту, поступает на вход коммутационного цифрового фазометра 18 и описывается выражением

0 =К u q

Поскольку фаэовые сдвиги „и ф не равны друг другу (в общем случае), то один полупериод коммутации по времени будет больше или меньше (в зависимости от величины фазовых сдви- 5О гов) второго полупериода. Равенство полупериодов наступит только в случае, когда разность и Ч будет равна .180 . Таким образом, временная разность полупериодоЮ коммутации будет однозначно определять разность фазовых сдвигов ф„ и ф . Последующими схемными элемейтами коммутационного цифрового фазометра временная разность преобразуется в постоянное напряжение и,затем в цифровой код. По- Ю стоянное напряжение усиливается усилителем 15 и поступает на электроннолучевую трубку 16. Цифровой код поступает на входы блока 20 вывода информации и блока 21 коррекции.

Блок 20 вывода и нформации преобразует цифровой код по сигналу с генератора 19 метки непосредственно в цифры и выводит для индикации на электроннолучевую трубку (ЭЛТ) 16 °

Блок 21 коррекции запоминает цифровую информацию о фазовом сдвиге, вносимом измерительным и преобразовательным трактом, и по специальной команде оператора или автоматически корректирует и нормализует сигналы, поступающие на ЭЛТ 16, как в цифровой, так и в аналоговой формах. В этом случае на экране ЭЛТ 16 наблюдается прямая линия, расположенная строго по центру экрана, и индицируются нули.

Калибровка измерителя на измерение прямого и невзаимного фазовых сдвигов осуществляется аналогично, только в . случае калибровки обратного фазового сдвига постоянно выключается управляемый аттенюатор 9 и от выхода сумматора 22 мощности отключается выход направленного ответвителя 7, а подключается выход направленного ответвителя 11. В случае калибровки измерителя на измерение невзаимного фазового сдвига постоянно выключается управляемый аттенюатор 17, а управляемые аттенюаторы 5 и 9 попеременно коммутируются.

В режиме измерения фазовых сдвигов исследуемый четырехполюсник 8 включается в измерительный тракт, измеритель устанавливается в один иэ четырфх алгоритмов работы (измерение прямого фазового .сдвига п, измерение обратного фазового сдвига, измерение невзаимного фазового сдвига, панорамное наблюдение прямого, обратного и невзаимного фазовых сдвигов).

Процесс измерения осуществляется аналогично процессу калибровки. При этом на экране ЭЛТ 16 могут наблюдаться как исправленные (скорректированные), так и неисправленные (содержащие значения фазового сдвига, вносимого самим измерительным трактом) результаты измерения как в панорамной, так и в цифровой формах.

В описанном измерителе соблюдаются следующие соотношения между частотой качания генератора. 1 Fy, которая определяет и время развертки панорамного ийдикатора, частотой коммутации

9 промежуточной частотой исследуемого сигнала Ж и частотой повторения стробирующих импульсов %н

=И)

К где И вЂ” количество точек- на экране электроннолучевой трубки

16, необходимое для получения непрерывной линии — -Ic

LU

Я.

1022072

|: - количест во периодов и сследуемого сигнала, укладывающееся в одном периоде коммутации, определяется структурой триггера 24 коммутационного цифрового фаэометра 18 с учетом обеспечения заданного быстродействия всего фаэоМетра в- целом.

Исходя иэ заданной погрешности 3g преобразования измерительной информации в стробоскопическом преобразователе 12, определяется частота повторения строб-импульсов где †. интервал времени, эк ви saлентный 1О измеряемого фазового сдвига, на промежуточной высоте

1 (036o

Таким образом, частота повторения строб-импульсов i< связана с промез жуточной частотой -исследуемого сигнала и частотой коммутации выражениями

Ж. 360 X. Q.: ЬО К- И 7К.ЪЩ

Из этой формулы, задавшись погрешностью стробоскопического преобразования и частотой качания генератора, можно определить „„N,Я..

Таким образом, йредлага -мое устройство по сравнению с известным обеспечивает более точное измерение фазовых сдвигов на частотах от 2 до

12000 МГц (погрешность измерений составляет + 10), позволяет уменьшить время измерения каждого из трех параметров (исключая время калибровки) на фиксированной частоте до нескольких десятков миллисекунд, .обеспечить панорамное воспроизведение на экране ЭЛТ 1б одновременно трех измеряемых параметров. Отсчет величины фазового сдвига осуществляется в цифровой форме, нри этом результат измерения фазового сдвига на заданной частоте индицируется на экране ЭЛТ16.

10220 12

Составитель Р.Кузнецова

Редактор Н.Гунько Техред К.Иыцьо Корректор Л.Бокшан .

Закаэ 4034/37 Тираж 710 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

-с «С филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4