Устройство для измерения фазового сдвига свч- четырехполюсников

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА СВЧ-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИ КОВ, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ-сигналов и делитель мощности, балансньм смеситель, усилитель промежуточной частоты и две клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона ослаблений четырехполюсника при сохранении точности, в него введены ответвитель, генерато частоты сдвига, блок сдвига частот сумматор, переключатель, эталонный фазовращатель и последовательно соединенные детектор, блок сравнения и индикатор, при этом второй вход блока сравнения соединен с выходом управляемого источника постоянного напряжения, делитель мощности через эталонный фазовращатель соединен с первым входом балансного смесителя , выход которого через усилитель промежуточной частоты соединен с детектором, а второй вход балансного смесителя через переключатель соединен с первой клеммой для подключения исследуемого четырехполюсника и выходом сумматора, а также с второй клеммой для подключения исследуемого четырехполюсника,причем первый вход сумматора через ответвитель соединен с вторым выходом делителя мощности, а второй вход сумматора через блок сдвига частоты соединен с генератором частоты сдвига, при этом второй вход блока сдвига частоты соединен с вторым выходом ответвителя.

союз советсних

СОЦИАЛИСтИЧВСНИХ

РЕСПУ БЛИН

g(5g G 01 R 25/00 27/32

ГОсУДАРстВенный НоМНТЕТ сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И QTHPbFfMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вторым выходом ответвнтеля. (21) 3530276/18-21 (22) 29.12.82 (46) 15. 05. 84. Бюл. В 18 (72) Ю. Н. Квитко и Е. Б. Сафьяник (53) 621. 317. 761 (088. 8) (56) 1. Милованов О.С. и др. Техника сверхвысоких частот. Атомиздат, 1980, с. 437-439.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 669871, кл. G 01 R 27/32, 1976 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ,ФАЗОВОГО СДВИГА СВЧ-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ-сигналов и делитель мощности, балансный смеситель, усилитель промежуточной частоты и две клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона ослаблений четыре полюсника при сохранении точности, в него введены ответвитель, генератор частоты сдвига, блок сдвига частоты, „„SU„„1092426 А сумматор, переключатель, эталонный фазовращатель и последовательно соединенные детектор, блок сравнения и индикатор, при этом второй вход блока сравнения соединен с выходом управляемого источника постоянного напряжения, делитель мощности через эталонный фазовращатель соединен с первым входом балансного смесителя, выход которого через усилитель промежуточной частоты соединен с детектором, а второй вход балансного смесителя через переключатель соединен с первой клеммой для подключения исследуемого четырехполюсника и выходом сумматора, а также с второй клеммой для подключения исследуемого четырехполюсника,причем первый вход сумматора через ответвитель соединен с вторым выходом делителя мощности, а второй вход сумматора через блок сдвига частоты соединен с генератором частоты сдвига, при этом второй вход блока сдвига частоты соединен с

1092426

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения фазового сдвига различных четырехполюсников, например, при фазировании каналов диаграммообразующих схем решеток.

Известен фазометр СВЧ, содержащий две ВЧ-линии, питаемые генерато ром СВЧ, при этом одна линия является опорной и содержит калибро ванный фазовращатель, а вторая линия содержит ВЧ-узел. Сигналы с выходов обеих линий поступают в смеситель, выход которого подается на измерительный прибор 1 ).

Недостатками данного устройства являются сложность и низкая точность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее генератор

СВЧ-сигналов, соединенный с ответвителем (делителем мощности), первый выход которого соединен с первым входом смесителя, а второй через непрерывный фазовращатель соединен с первой клеммой для подключения четырехполюсника, при этом вторая клемма для подключения четырехполюсника соединена с вторым входом смесителя, выход которого через первый вход первого усилителя промежуточной частоты (УПЧ), аттенюатор и второй УПЧ соединен с первым и вторым фазочувствительными преобразователями, при этом второй вход первого фазочувствительного преобразователя соединен с входом фазовращателя на 90, первым входом второго аттенюатора и выходом блока формирования сигнала опорной частоты, первый вход которого соединен с выходом первого фазочувствительного преобразователя и входом первого блока цифрового отсчета, а второй через датчик сигнала синхронизации — с вторым выходом непрерывного фазовращателя, выход фаэовращателя на 90 " соединен с вторым входом второго фазочувствительного преобразователя, выход которого соединен с входом второго блока цифрового отсчета и блока управления,первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго аттенюаторов, при этом выход второго аттенюатора соединен с вторым входом первого

;70

Д5

2

Недостатком данного устройства является то, что при расширении динамического диапазона ослаблений исследуемых четырехполюсников на вход смесителя поступают сверхслабые сигналы (на уровне минус 100140 дБ/Вт), при этом линейность преобразования и регулирования нарушается, амплитуда входного сигнала фазового детектора уменьшается, что приводит к снижению точности измерения фазового сдвига.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона ослаблений четырехполюсника при сохранении точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения фазового сдвига СВЧ-четырехполюсников, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ-сигналов и делитель мощности, балансный смеситель, усилитель промежуточной частоты и две клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника, введены ответвитель, генератор частоты сдвига, блок сдвига частоты, сумматор, переключатель, эталонный фазовращатель и последовательно соединенные детектор, блок сравнения и индикатор, при этом второй вход блока сравнения соединен с выходом управляемого источника постоянного напряжения, делитель мощности через эталонный фазовращатель соединен с первым входом балансного смесителя, выход которого через усилитель промежуточной частоты соединен с детектором,а второй вход балансного смесителя через переключатель соединен с первой клеммой для подключения исследуемого четырехполюсника и выходом сумматора, а также с второй клеммой для подключения исследуемого четырехполюсника, причем первый вход сумматора через ответвитель соединен с вторым выходом делителя мощности, а второй вход сумматора через блок сдвига частоты соединен с генератором частоты сдвига, при этом второй вход блока сдвига частоты соединен с вторым выходом ответвителя.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1

СВЧ-сигналов, делитель 2 мощности, эталонный фаэовращатель 3, балансный смеситепь 4, ответвитель 5, блок 6 сдвига частоты, генератор 7 частоты

1092426 4 сумматора 8 этот сигнал через переключатель 1,0 поступает на сигнальный вход балансного смесителя 4, на выходе которого образуется раэностная

5 частота, равная по величине частоте .сдвига, с амплитудой, зависящей от разности фаз между сигналами на гетеродинном и сигнальном входах балансного смесителя 4. Сигнал с выхода балансного смесителя 4 усиливается в усилителе 11 промежуточной . частоты, в состав которого входит узкополосный кварцевый фильтр, настроенный на промежуточную частоту, детектируется в детекторе 12, сравнивается с выходным напряжением управляемого источника 13 в блоке

14 сравнения и фиксируется индикатором 15.

Грубо изменяя величину сдвига фазы эталонным фазовращателем 3 устанавливают по индикатору 15 минимальную величину сигнала. Затем, изменяя величину выходного напряжения управляемого источника 13, уменьшают показания индикатора 15 до значения, близкого к нулю, после чего с помощью фазовращателя 3 точно устанавливают минимальную величину

30 сигнала по индикатору 15 и фиксируют показания эталонного фаэовращателя 3.

Затем с помощью переключателя 10 в состав тракта включается исследуемый четырехполюсник 9 и изменения повторяются.

Величина сдвига фазы четырехполюсника 9 определяется как разность показаний эталонного фаэовращателя

3 при этих двух измерениях.

В качестве блока 6 сдвига частоты в предлагаемом устройстве применена

ЛБД, модулированная по спирали с помощью кварцевого генератора частоты сдвига.

Амплитуда разностной частоты на выходе балансного смесителя определяется из математического выражения

ä1-2Р

Sin

А=ки и

Я с сю го aV-2l

3 сдвига, сумматор 8, исследуемый четырехполюсник 9, переключатель

10, усилитель 11 промежуточной частоты с использованием узкополосного кварцевого фильтра, детектор 12, управляемь!й источник 13 постоянного напряжения, блок 14 сравнения, инди катор 15, клеммы 16 и 17 для подключения исследуемого четырехполюсника.

Выход генератора 1 сигналов соединен с делителем 2 мощности, выход ной сигнал которого через последовательно соединенные эталонный фазо вращатель 3, балансный смеситель 4, усилитель 11 промежуточной частоты, детектор 12 и блок 14 сравнения поступает на индикатор 15. Второй вход блока 14 сравнения соединен с управляемым источником 13 постоянного напряжения, второй вход балансного смесителя 4 через переключатель 10 соединен с первой клеммой

16 для подключения четырехполюсника и выходом сумматора 8, а также с второй клеммой 17 для подключения четырехполюсника. Первый вход сумматора 8 через ответвитель 5 соединен с вторым выходом делителя 2 мощ ности, а второй вход сумматора 8 через блок 6 сдвига частоты соедине с выходом генератора 7 частоты сдви га. Второй вход блока 6 сдвига частоты соединен с вторым выходом ответвителя 5.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ-сигнал от генератора 1 через первый выход делителя 2 мощности и эталонный фазовращатель 3 поступает на гетеродинный вход балансного смесителя 4. Одновременно сигнал через второй выход делителя 2 мощности поступает на вход ответвителя 5 и часть его через прямое плечо ответвителя 5, блок 6 сдвига частот управляемый генератором 7 частоты сдвига, поступает на один из входов сумматора 8. На другой вход суммато

gapa 8 подается сигнал с ответвленног ! плеча ответвителя 5, в результате на выходе сумматора 8 образуется сложный сигнал, содержащий состав,ляющую с частотой, отличающейся от частоты сигнала генератора 1 на величину частоты сдвига, 5Б где и ослабленную ответвителем 5 составляющую с частотой, равной часто-: те сигнала генератора 1. С выхода

К вЂ” коэффициент передачи смесис теля;

U — амплитуда сигнала на сигСО нальном входе смесителя

1092426

5И-2ë

&in 2 (21 Ф2И

В =кО V

Явах С СО ГО

Минимальная амплитуда сигнала

А . имеет место при 9 = 0

Ы. CTli g

Ю-2Л

S n д .=ко и

gm n С CO ГО 5 -2Л

2й Р йМ+2й

Составитель N. Катанова

Редактор И. Касарда Техред Ж. Кастелевич Корректор И ° ЗРдейи

Заказ 3249/29

Тираж 71I1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

U — амплитуда сигнала на гетего родинном входе смесителя

Ь вЂ” девиация фазы при осуществлении модуляции ЛБВ по спирали; 5 сдвиг фаз между сигналами на гетеродинном и сигнальном входах смесителя.

При этом максимальная амплитуда

А сигнала имеет место при 4 = †„

Й tO и m x 2

Как видно из выражений (2) и (3), зависимость А от 4 может исчезнуть при. большом подавлении несущей в блоке 6 сдвига частоты, когда ве30 личина аЧ=2л Чтобы "îõðàíèòü зависимость амплитуды на выходе балансного смесителя от разности фаз между сигналами на гетеродинном и сигналь" ном входах смесителя 4 (т.е. обеспе- чить аМ < 2л ) вне зависимости от степени подавления несущей в блоке 6 сдвига частоты, часть сигнала несущей частоты подается на балансный смеситель 4 через ответвитель 5, минуя блок 6 сдвига частоты.

Таким образом, максимальная амплитуда сигнала на выходе смесителя наблюдается при разности фаз между сигналами на гетеродинном и сигнальном входах смесителя, равной

О а

90, а минимальная — при 0

Из выражений (2) и .(3) также следует, что

А

je1

Я 1П

В этом случае при доведении мини мального сигнала. до значения, близкого к нулевому (как это сделано в устройстве с помощью блока 14 сравнения и управляемого источника 13), максимальное значение сигнала всегда имеет одну и ту же величину. Это стабилизирует величину перепада сигнала на входе индикатора и, следовательно, точность установки минимального значения сигнала. Благодаря этому точность измерения сохраняется в широком диапазоне измеряемых ослаблений.

Использование предлагаемого устройства позволяет проводить измерения фазового сдвига четырехполюсников с высокой точностью (+0,2 ) в динамическом диапазоне ослаблений 0-140 дБ. При измерении фазового сдвига с помощью прибора

Р4-11, принятого за базовый объект, точность измерения зависит от ослабления исследуемого четырехполюсника и сохраняется в динамическом диапазоне 0-20 дБ. В предлагаемом устройстве динамический диапазон ослаблений расширен до 140 дБ при сохранении высокой точности измерения.