Способ измерения разности фаз

 

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) технике и предназначено для измерения разности фаз (Ф) между гармоническими составляющими сложного СВЧ-сигиала на выходе лампы бегущей волны. С целью уменьшения погрешности и увеличения чувствительности измеряют разность Ф между гармоническими составляющими сложного сигнала, пиковые значения сигнала в положительный и отрицательный полупёриоды, измеренные величины складывают, строят зависимость суммарного сигнала от указанного измене-, ния Ф сложного сигнала и определяют искомую разность Ф по точке экстремума . В описании изобретения дана . схема устройства, реализующего способ . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. о S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИЛЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (я) 4 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ.". 1 (21) 3973661/24-21(22) 11.11.85 (46) 23.03.87. Бюл. ¹ 11 (72) А.И.Городничий, В.П.Кудряшов, A.Ô.Ïàíèí и С.Н.Фильчагин (S3) 621.317.77(088.8) (56) Соболев Д.П. и др. Методы измерения разности фаз между СВЧ-сигналами. — Электронная техника. Электроника СВЧ, вып. II (740), 1980, с. 42.

Ильина E.М. и др ° Улучшение нелинейных характеристик ЛБВ. — Электронная техника. Электроника СВЧ, вып. 10, 1974, с. 41-48.

„„SU„„ l 298683 А1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ (57) Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) технике и предназначено для измерения разности фаз (Ф) между гармоническими составляющими сложного СВЧ-сигнала на выходе лампы бегущей волны. С целью уменьшения погрешности и увеличения чувствительности измеряют разность Ф между гармоническими составляющими сложного сигнала, пиковые значения сигнала в положительньй и отрицательный полупериоды, измеренные величины складывают, строят зависимость суммарного сигнала от указанного измене-. ния Ф сложного сигнала и определяют искомую разность Ф по точке экстремума. В описании изобретения дана схема устройства, реализующего способ. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1298683 ками необходимо анализировать сумму пиковых значений в положительном и отрицательном полупериодах (фиг.1г).

Для измерений разности фаэ между первой и четной гармониками можно анализировать как сумму, так и разность пиковых значений. Для повьппения точности измерений разности фаз между первой и четной гармониками определяется разность пиковых значений (фиг.1г).

Схема измерений, реализующая предлагаемый способ, содержит блок 1 с изменяющейся крутизной дисперсионной характеристики (например, спиральную замедляющую систему с подвижным металлическим экраном), делитель 2 мощности на симметричном ответвителе, разнополярные пиковые детекторы

3 и 4 (детектор 3 — положительной полярности, детектор 4 — отрицательной полярности), согласованную нагрузку 5, сумматор 6, индикатор 7 (например, осциллограф). При этом вход ус.тройства соединен с замедляю— щей системой 1, выход которой соединен с ответвителем, соответствующие выходы которого соединены с. пиковыми детекторами 3 и 4 и нагрузкой 5.

Выходы пиковых детекторов 3 и 4 соответственно соединены с входами сумматора 6, соединенного выходом с индикатором 7.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый СВЧ-сигнал, представляющий собой сумму первой и высшей гармоник с неизвестной разностью фаз между ними п<р„, поступает на вход отрезка спиральной замедляющей системы 1 с подвижным металлическим экраном (фиг.2а), где разность фаз между гармониками изменяется на величину Ья с

Далее СВЧ-сигнал поступает на пиковые детекторы 3 и 4, один из которых (детектор 3) измеряет пиковое значение сигнала в положительный полупериод основного колебания, а другой (детектор 4) — в отрицательный полупериод. Измеренные величины складываются с помощью сумматора

6 и регистрируются, например, с по-. мощью осциллографа 7, Изменение формы сложного сигнала (суммы сигналов первой и второй гармоник) показано в течение периода при разности фаз между ними равной нулю, т.е.Щ„ = О (фиг.1а).

При изменении разности фаэ между гармониками пиковые значения суммы первой и четной гармоники (например„ 35

1 второй) в положительном Е и отрицательном Е полупериоде основного колебания различны и зависят от разности фаз между гармониками (фиг.1б).

Видно, что пиковое значение суммы первой и второй гармоник в положительном полупериоде изменяется в два ! ! раза от минимального (при Ьц = †-)

3 до максимального (при ь = †--) зна2 чения.

Зависимость суммы пиковых значений первой и четной (например, вто50 рой) гармоник от разности фаз между ними различна в положительный и отрицательный полупериоды основного колебания, а для суммы первой и нечетной гармоник (например, третьей) эта зависимость одинакова в положительном

55 и отрицательном полупериодах (фиг.! а) .

Поэтому для измерения разности фаз между первой и нечетной гармониИзобретение относится к СВЧ-технике и предназначено для измерения разности фаз между гармоническими составляющими сложного СВЧ-сигнала на выходе ЛБВ. 5

Цель изобретения — повышение точности измерений в СВЧ-диапазоне эа счет уменьшения погрешности и увеличение чувствительности.

На фиг.1 представлены зависимости суммы первой и высшей гармонических составляющих от разности фаз между ними; на фиг.2 — схема измерений, реализующая предлагаемый способ измерения разности фаз между гармоническими составляющими сложного СВЧсигнала„ и градуировочная кривая устройства с переменной дисперсией— дисперсного фаэовращателя (z — длина замедляющей системы без экрана); на фиг.3 — схема сумматора.

Приняты следующие обозначения:

=E, sin(G)t+ cp,)+Е sin(2ut+ ч );

Ез =Е, sin(Mt+ cp )+E+ sin(3 +<Ðç)

Дисперсный фаэовращатель позволяет изменить разность фаз между гармониками до величины экстремума

12986 (фиг.lв). Тогда искомая разность фаз между гармониками определяется

+ V отсчет где (— известная разность фаз, соответствующая экстремуму на (фиг.lв, например, для максимума Ьсу,=, а для минимума Ь(„= О).

Видно, что крутизна кривой Ед, =

= f(@ больше в точке минимума, поэтому измерения с использованием этой точки обладают меньшей погрешностью.

При измерении разности фаз между 15 первой и четнои гармониками измерен« ные пиковыми детекторами значения вычитаются и на индикаторе регистрируется нуль сигнала (фиг.lг). Значение (р, например, для первой и вто- 20 рой гармоник равно КП (К=О, + 1, +2,...).

Необходимо отметить, что нули сигнала на индикаторе, соответствующие различным значениям разности фаз меж-25 ду гармониками (nq„=O и dq„=n), отличаются по наклону кривой Е, -/Е, / в этих точках.

Вследствие неидентичности детекторов нуль сигнал может наблюдаться при30 значениях 6q«, отличных от КП.

Для устранения погрешности, связанной с этим эффектом, в качестве 3

Ц> можно брать точку 1, опреде35 ляемую по двум точкам перехода через нуль.

Блок 1 (фиг.2а) должен обеспечивать изменение разности фаз между гармониками, необходимое для фикса- 40 ции экстремума. Градуировочная кривая дисперсного фазовращателя используемого при измерениях, приведена иа фиг.2б ° Она необходима для определения абсолютного значения разности фаз между гармониками.

Величины сопротивлений, которые используют при измерениях, имеют следующие значения. Г, =15 кОм; Р, =

20 кОм; В..=100 кОм. 50

Изобретение по сравнению с известным способом имеет большую чувстви83 4 тельность (в 50-100 раз) и точность (в 1,5-2 раза) при значительном упрощении процесса измерений. Кроме того, наличие ЛБВ в известном способе позволяет измерять разность фаэ только между первой и второй гармониками, В предлагаемом способе такие ограничения отсутствуют. ЭлеКтромагнитная совместимость различных радиоэлектронных устройств предъявляет особые требования к уровню высших гармонических составляющих СВЧ-сигналов. Изобретение может быть использовано при конструировании оптимальных фазовых компенсаторов, применение которых позволяет улучшить спектральные ха", рактеристики усилительных цепочек на

ЛБВ, а следовательно, и всего радиоэлектрического устройства, в которое они входят.

Формула изобретения

1. Способ измерения разности фаз между гармоническими составляющими сложного сигнала, заключающийся в разделении сигнала по двум каналам, изменении фазы сигнала, суммировании и индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в СВЧ-диапазоне эа счет уменьшения погрешности и увеличения чувствительности, до разделения сигнала на два канала изменяют разность фаз между гармоническими составляющими сложного сигнала, измеряют пиковые значения сложного сигнала в положительный и отрицательный полупериоды основного колебания, складывают их, затем строят зависимость суммарного сигнала от указанного изменения фазы сложного сигнала и по точке экстремума определяют искомую разность фаз.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения разности фаэ между первой и четными гармониками, пиковые значения сложного сигнала вычитают, а искомую разность фаз определяют по точке перехода через нуль.

Составитель Шубин

Техред И.Попович

Корректор С.Шекмар

Редактор Н.Бобкова."Заказ 885/48 Тираж 73l Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Иосква, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4