Измеритель спектров фазовых шумов маломощных свч-усилителей

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ СПЕКТРОВ ФАЗОВЫХ ШУМОВ МАЛОМОЩНЫХ СВЧ-УСИЛИТЕЛЕЙ, содержащий последовательно соединенные первый задающий генератор СВЧ, первый направленный ответвитель, первый аттенюатор, первый ферритовый вентиль, первый Т-образный мост и второй направленный ответвитель, выход основного плеча которого является входом для подключения исследуемого усилителя, а вспомогательное плечо соединено с индикатором, последовательно соединенные второй ферритовый вентиль, вход которого является выходом для подключения исследуемого усилителя второй Т-образный мост, третий ферритовый вентиль, второй аттенюатор, первый балансный смеситель , первый усилитель промежуточной частоты, первый фазовый детектор, выход которого соединен с первым входом низкочастотного анализатора спектра, последовательно соединенные первый СВЧ-гетеродин, третий Т-образный мост, четвертый ферритовый вентиль и третий аттенюатор, выход которого соединен с гетеродинным входом первого балансного смесителя, а также последовательно соединенные . четвертый аттенюатор, пятый ферритовый вентиль, второй балансный смеситель , второй усилитель промежуточ-г ной частоты -и первый фазовращатель, выход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора, при этом между вторым выходом третьего Т-образного моста и гетеродинным входом второго балансного смесителя включены последовательно пятый аттенюатор и шестой ферритовый вентиль, отличающий.ся тем, что, с целью повышения чувствительности, (О в него введены последовательно соединенные второй задающий генератор СВЧ, третий направленный ответвитель , шестой аттенюатор и седьмой с с ферритовый вентиль, выход которого соединен с вторым входом первого Тобразного моста, к второму плечу третьего направленного ответвителя . последовательно подключены седьмой ; 00 аттенюатор, восьмой ферритовый вен- I -х| тиль, третий балансный смеситель, ; третий усилитель промежуточной частоты , второй фазовращатель и второй ; фазовый детектор, выход которого соединен с вторым входом низкочастотного анализатора спектра, между вторым выходом второго Т-образного моста и вторым входом второго фазового детектора последовательно включены девятый Лерритовый вентиль, восьмой аттенюатор, четвертый балансный смеситель и четвертый усилитель промежуточной частоты, а также введены последовательно , соединенные второй СВЧ-гетеродин, четвертый Т-образньй

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ВЗ Ю

РЕСПУБЛИК (19) (! I) 8 5 А (5(>4 С 01 R 29/26

"(1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к Автоескому свидетельству (21) 3496725/24-09 (22) 29.09,82 (46) 23.10.85. Бюл. Ф 39 (72) Г.Г.Бунин (53) 621.317.32(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) Измеритель <Ълуктуаций СК-ЗЗ.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Корнилов С.А. и др. Исследование корреляционного метода измерения низкочастотных шумов в СВЧ-приборах.

Вопросы радиоэлектроники, сер. 1, вып. 1, 1965. (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ СПЕКТРОВ ФАЗОВЫХ

ШУМОВ МАЛОМОЩНЫХ СВЧ-УСИЛИТЕЛЕЙ, содержащий последовательно соединенные первый задающий генератор СВЧ, первый направленный ответвитель, первый аттенюатор, первый ферритовый вентиль, первый Т-образный мост и второй направленный ответвитель, выход основного плеча которого является входом для подключения исследуемого усилителя, а вспомогательное плечо соединено с индикатором, последовательно соединенные второй ферритовый вентиль, вход которого является выходом для подключения исследуемого усилителя второй Т-образный мост, третий ферритовый вентиль, второй аттенюатор, первый балансный смеситель, первый усилитель промежуточной частоты, первый фазовый детектор, выход которого соединен с первым входом низкочастотного анализатора спектра, последовательно соединенные первый СВЧ-гетеродин, третий

Т-образный мост, четвертый ферритовый вентиль и третий аттенюатор, выход которого соединен с гетеродинным входом первого балансного смесителя, а также последовательно соединенные . четвертыч аттенюатор, пятый ферритовый вентиль, второй балансный смеситель, второй усилитель промежуточ-. ной частоты и первый фазовращатель, I выход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора, при этом между вторым выходом третьего Т-образного моста и гетеродинным входом второго балансного смесителя включены последовательно пятый аттенюатор и шестой ферритовый вентиль, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены последовательно соединенные второй задающий генератор

СВЧ, третий направленный ответви-. тель, шестой аттенюатор и седьмой ферритовый вентиль, выход которого соединен с вторым входом первого Тобразного моста, к второму плечу третьего направленного ответвителя последовательно подключены седьмой аттенюатор восьмой ферритовый венЭ тиль, третий балансный смеситель, третий усилитель промежуточной частоты, второй фазовращатель и второй фазовый детектор, выход которого соединен с вторым входом низкочастотного анализатора спектра, между вторым выходом второго Т-образного моста и вторым входом второго фазового детектора последовательно включены девятый Аерритовый вентиль, восьмой аттенюатор, четвертый балансный смеситель и четвертый усилитель промежуточной частоты, а также введены последовательно. соединенные второй

СВЧ-гетеродин, четвертый Т-образный

11871 мост, десятый ферритовый вентиль и девятый аттенюатор, выход которого соединен с гетеродинным входом четвертого балансного смесителя, а между вторым выходом четвертого Т-образного моста и гетеродинным входом тре05 тьего балансного смесителя последовательно включены десятый аттенюатор и одиннадцатый ферритовый вентиль, а вспомогательное плечо первого направленного ответвителя соединено с входом четвертого аттенюатора.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике.

Целью изобретения является повыше ние чувствительности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя спектров фазовых шумов маломощных СВЧусилителей.

Измеритель спектров фазовых шумов маломощных СВЧ-усилителей содержит 10 первый 1 и второй 2 задающие генераторы СВЧ, первый — третий направленные ответвители 3 — 5, первый — десятый аттенюаторы 6 — 15, первый — одиннадцатый ферритовые вентили 16 — 26, первый 27 и второй 28 фазовращатели, первый — четвертый Т-образные мосты

29 - 32, первый — четвертый баланс-. ные смесители 33 — 36, первый 37 и второй 38 СВЧ-гетеродины, первый — 20 четвертый усилители 39 — 42 промежуточной частоты, первый 43 и второй

44.фазовые детекторы, низкочастотный анализатор 45 спектра, индикатор 46, исследуемый маломощный СВЧ-усилитель 25 47.

Измеритель спектров фазовых шумов маломощных СВЧ-усилителей работает следующим образом.

Колебания от двух разнесенных по 30 частоте задающих генераторов 1 и 2

СВЧ по двум каналам соответственно через первый 3 и третий 5 направленнь|е ответвители, первый 6 и шестой 11 аттенюаторы и первый 16 и седьмой 22 ферритовые вентили подводятся к входам первого Т-образного моста 29, с выхода которого"суммарные колебания (суммарный сигнал) через калиброванный второй направленный ответвитель .4 подводится к входу исследуемого маломощного СВЧ-усилителя 47, Требуемый уровень мощности на его входе устанавливается регулировкой первого 6 и шестого 11 аттенюаторов по показаниям калиброванного индикатора 46.

Второй Жерритовый вентиль 17 обеспечивает допустимое КСВН нагрузки исследуемого маломощного СВЧ-усилителя при наличии отраженных сигналов на входе второго Т-образного моста ЗО.

Колебания с выхода исследуемого маломощного СВЧ-усилителя 47, модулированные его низкочастотными шумами, через второй ферритовый вентиль

17 разделяются по мощности пополам на два канала во втором Т-образном мосте ЗО. Колебания с каждого выхода второго Т-образного моста 30 со-ответственно через третий 18 и девятый 24 ферритовые вентили и.второй

7 и восьмой 13 аттенюаторы подводятся к входам сигналов первого ЗЗ и четвертого 36 балансных смесителей.

Гетеродинные сигналы на эти смесители подводятся соответственно от двух разнесенных о частоте СВЧ-гетеродинов 37 и 38 через третий 31 и четвертый 32 Т-образные мосты, четвертый

19 и десятый 25 Ьерритовые вентили и третий 8 и девятый 14 аттенюаторы, В этой части схемы двухчастотные

СВЧ-колебания, модулированные низкочастотными шумами маломощного СВЧусилителя, преобразуются на одинаковую промежуточную частоту и выделяются первым 39 и четвертым 42 усилителями промежуточной частоты, подключенными соответственно к выходам первого .33 и четвертого 36 балансных смесителей.

Фазовые составляющие низкочастотных шумов исследуемого маломощного

СВЧ-усилителя (его фазовые шумы) выделяются с помощью первого 43 и второго 44 фазовых детекторов. Опорные колебания на них формируются путем преобразования на ту же промежуточную частоту сигналов, ответвленных

i 187105

10 з соответственно от первого 1 и второго 2 задающих СВЧ-генераторов. Преобразование происходит на втором 34 и третьем 35 балансных.смесителях, входы сигналов которых соответственно через пятый 20 и восьмой 23 ферритовые вентили и четвертый 9 и седь-мой 12 аттенюаторы подключены к йторым выходам первого 3 и третьего 5 направленных ответвителей.

Гетеродинные сигналы на второй

34 и третий 35 смесители подводятся от первого 37 и второго 38 СВЧ-гетеродинов соответственно через третий

31 и четвертый 32 Т-образные мосты и через пятый 10 и десятый 15 аттенюаторы и шестой 21 и одиннадцатый

26 ферритовые вентили.

В колебаниях на выходах второго

40 и третьего 41 усилителей промежу- .20 точной частоты низкочастотные шумы исследуемого маломощного СВЧ-усилителя 47 отсутствуют. Поэтому они ис- . пользуются как опорные и подводятся к входам опорных сигналов в первый

43 и второй 44 фазовые детекторы через второй А0 и третий 41 усилители промежуточной частоты и первый 27 и второй 28 фазовращатели соответственно. Колебания с выходов первого

43 и второго 44 фазовых детекторов подводятся к входам низкочастотного анализатора 45 спектра корреляционного типа.

Вследствие взаимной независимости 35 низкочастотных шумов первого 1 и второго 2 задающих СВЧ-генераторов,первого 37 и второго 38 СВЧ-гетеродинов, первого — четвертого балансных смесителей 33 — 36, первого — четвертого 40 усилителей 39 — 42 промежуточной частоты.и первого 43 и второго 44 фазовых детекторов они подавляются в корреляционном низкочастотном анализаторе 45 спектра, Величина подавления 45 этих шумов зависит от полосы частот анализа корреляционного низкочастотного анализатора 45 спектра и от времени интегрирования в нем умножаемых сигналов с обоих его входов — от по- 5о стоянной времени интегратора (фильтра нижних частот) на выходе умножителя схемы коррелятора. Практически величина подавления этих шумов на разных частотах шума получается разной . SS и лежит в пределах 10 — 30 дБ. Это адекватно увеличению чувствительности измерителя.

Если дрейфы частоты первого 1 и второго 2 задающих генераторов относительно частоты первого 37 и второго

38 СВЧ-гетеродинов превышают полосу усилителя промежуточной частоты, то вводится попарная автоматическая подстройка частоты (АПЧ) по любой иэ известных схем частотной или фазовой автоподстроек (ЧАП или ФАП). Постоянная времени фильтра нижних частот схемы АПЧ выбирается такой, чтобы

"частота среза" была меньше нижней частоты измеряемых флуктуаций.

Настройка измерителя спектров фазовых шумов маломощных СВЧ-усилите".. лей производится следующим образом.

По показаниям индикатора 46 первым 6 и шестым 11 аттенюаторами устанавливаются значения входной мощности, допустимые по технической документации на усилитель.

Третьим 8 и девятым 14 аттенюаторами устанавливаются номинальные значения мощностей, подводимых к диодам первого 33 и четвертого 36 балансных смесителей. Эти значения мощцретей контролируются по токам детекторов.

Аналогичным образом, пятым 10 и десятым 15 аттенюаторами устанавливаются номинальные значения мощностей

У лодводимых к второму 34 и третьему

35 балансным смесителям.

Вторым 7 и восьмым 13 аттенюаторами устанавливаются такие значения мощностей сигналов, подводимых к первому 33 и четвертому 36 балансным смесителям, при которых сигналы с выходов первого 39 и четвертого 42 усилителей промежуточной частоты ока,зываются оптимальными для работы первого 43 и второго 44 фазовых детекто-. ров и которые не превышают допустимых значений мощностей сигйалов, йодводимых к первому 33 и четвертому 36 балансным смесителям.

Аналогичным образом, четвертым 9 и седьмым 12 аттенюаторами устанавливаются уровни сигналов, подводимых к второму 34 и третьему 35 балансным смесителям.

Первым 27 и вторым 28 фазовращателями устанавливаются нулевые значения напряжений на выходах первого 43 и второго 44 фазовых детекторов. Для возможности проведения такой настройки в блоках первого 43 и второго 44 фазовых детекторов в качестве индикаторов установлены милливольтметры постояноного тока.

1187105

Составитель P.Êóçíåöoâà

Техред А.Бабинец Корректор В.Бутяга

Редактор П.Волкова о

Заказ 6545/51 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

f13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Калибровка измерителя производится следующим образом.

Первым 27 и вторым 28 фазовращателямн устанавливают : максимальные значения напряжений на выходах первого 43 и второго 44 фазовых детекторов. Этим значениям соответствует поворот на /2 фазы колебаний на вхоз дах первого 43 и второго 44 фазовых детекторов. Фиксируются значения этих напряжений. Их отношение к Я/2 соответствует крутизнам первого 43 и второго 44 фазовых детекторов, Четвертым 9 и седьмым 12 аттенюаторами достигают одинаковых значений крутизны характеристик первого 43 и второго 44 фазовых детекторов.

Подлежащие. измерению спектральные плотности флуктуаций фазы,исследуемого маломощного СВЧ-усилителя 47 — =, о -и рад

2 лежат.в диапазоне 10 — 10

Гц

Соответствующие им спектральные плотности напряжения на выходах первого

43 и второго 44 Фазовых Лбтектopos лежат в диапазоне ((10 о — 10 ) х х S j — (где S — крутизна

93) Гц Ф 3 характеристики фазового детектора, S В ) рад

От генератора стандартных сигналов.к обоим входам низкочастотного анализатора.45 спектра подводится на10 пряжение, равное ((10 — 10" ) х х S -. ) 6 Р : где д F — полоса частот анализа низкочастотного анализатора

45 спектра. Так как S+ < и аР являются величинами постоянными, то йоказа15 ния прибора на выходе коррелятора в низкочастотном анализаторе 43 спектра соответствует таким значениям спектральных плотностей флуктуаций фазы, подлежащих измерению, числен"

20 ные значения которых равны квадрату входного напряжения от генератора стандартных сигналов (ГСС), деленному на S Ь F. Изменяя напряжение от ГСС калибруют показания прибора на выходе коррелятора. низкочастотного анализатора 45 спектра с учетом приведенных соотношений.