Свч-амплифазометр

 

Изобретение обеспечивает повышение точности измерения амплитуды и фазы и повышение производительности труда при проведении измерений. СВЧ- амплифазометр содержит модулятор 1, смеситель 2, управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель (УДФВ) 3, генератор 4 модулирующего напряжения, полосовой фильтр 5, усилитель 6, амплитудный детектор 7, синхронный детектор 8, интегратор 9 со сбросом, компаратор 10, АЦП 11 с изменяемым шагом квантования, аналоговый коммутатор 12, источники 13 и 14 опорного напряжения , блок 15 синхронизации и блок 16 обработки и индикации, состоящий из блоков 17 и 18 памяти, умножающих ЦАП 19 и 20, управляемых дискретных фазовращателей 21 и 22, сумматора 23, формирователя 24 синусоидальных опорных - напряжений, измерителя 25 амплитуды и измерителя 26 фазы. На выходе смесителя 2 формируется сигнал частотой UI , пропорциональный по амплитуде квадратуре измеряемого СВЧ-сигнала. Процесс измерения квадратур СВЧ- сигнала происходит за два такта. В первом такте, когда измеряется первая квадратура, фазовый сдвиг, вносимый УДФВ 3, равен нулю и опорный сигнал поступает на смеситель 2 с начальной фазой. Во втором такте при измерении второй квадратуры фазовый сдвиг равен 90°. Точность измерения квадратур СВЧ-сигнала повышается за счет компенсации потерь Б УДФВ 3 с помощью АЦП 11. 1 3.п. ф-лы, 1 ил. сл оо ел О 05 ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

< ц 4 С 01 R 29/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4038927/24-09 (22) 07.02.86 (46) 07.11.87. Бюл. № 4 1 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.Н.Сенченко (72) М.А.Вилькоцкий, А.П.Гринчук, А.В.Громыко и А.Г.Михасенко (53) 621.317.77(088.8) (56) Вилькоцкий М.А., Гринчук А.П. и др. Измеритель амплитудно-фазовых соотношений СВЧ-сигналон с переносом частоты. Изнестия ВУЗов: Приборостроение, т. XXI, 1978, ¹ 3, с. 5-10.

Белячиц А.Ч., Кухарчик П.Д. и др.

Устройство для измерения амплитуды и фазы сверхнысокочастотных полей.

Приборы и техника эксперимента, 1983, № 6, с. 94-96. (54) СВЧ-АМПЛИФАЗОМЕТР (57) Изобретение обеспечивает повышение точности измерения амплитуды и фазы и повышение производительности труда при пронедении измерений. СВЧамплифазометр содержит модулятор 1, смеситель 2, упранляемый дискретный

СВЧ-фазонращатель (УДФВ) 3, генератор 4 модулирующего напряжения, поло„„SU„„1350627 А 1 совой фильтр 5, усилитель 6, амплитудный детектор 7, синхронный детектор 8, интегратор 9 со сбросом, компа ратор 10, АЦП 11 с изменяемым шагом квантования, аналоговый коммутатор

12, источники 13 и 14 опорного напря— жения, блок 15 синхронизации и блок

16 обработки и индикации, состоящий из блоков 17 и 18 памяти, умножающих

ЦАП 19 и 20, упранляемых дискретных фазовращателей 21 и 22, сумматора 23, формирователя 24 синусоидальных опорных.напряжений, измерителя 25 амплитуды и измерителя 26 фазы. На выходе смесителя 2 формируется сигнал частотой,, пропорциональный по амплитуде квадратуре измеряемого СВЧ-сигнала. Про,есс измерения кнадратур СВЧсигнала происходит эа дна такта. В первом такте, когда измеряется первая квадратура, фазовый сдниг, вносимый

УДФВ 3, равен нулю и опорный сигнал псступает на смеситель 2 с начальной фазой. Во втором такте при измерении второй квадратуры фазоный сдвиг ранен 90 . Точность измерения квадратур СВЧ-сигнала повышается за счет компенсации потерь ь УДФВ 3 с помощью АЦП 11. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1350627

Изобретение относится к измерительной технике сверхвь.соких частот и может использоваться для измерения амплитуды и фазы сигнала, а также при

5 исследовании излучающих систем.

Цель изобретения — повышение точности измерения амплитуды и фазы и повышение произвсдительности измерений. 10

На чертеже приведена структурная электрическая схема СВЧ-амплифазометра.

СВЧ- амплифазометр содержит модулятор 1, смеситель 2, управляемый ди"к- 15 ретный СВЧ-фаэовращатель 3, генератор 4 модулирующего напряжения, полосовой фильтр 5, усилитель 6, амплитудный детектор 7, синхронный детектор 8, интегратор 9 со сбросом, ком- 20 паратор 10, аналого-цифровой преобразователь 11 с изменяемым шагом квантования, аналоговый коммутатор 12, первый 13 и второй 14 источники опорного напряжения, блок 15 синхрониза- 25 ции и блок 16 обработки и, индикации, включающий в себя первый 17 к второй

18 блоки памяти, -первый 19 и второй

20 умножающие цифроаналоговые преоб-! разователи, первый 21 и второй 22 уп- gp равляемые дискретные фазовращатели, сумматор 23, формирователь 24 счнусоидальных опорных напряжений, измерители амплитуды 25 и фазы 26.

СВЧ--амплифазометр работает следу35 ющим образом.

Измеряемый сигнал, поступающий на измерительный вход СВЧ-амплифазометра, модулируется в модуляторе 1 сигналом низкой частоты ы, генератора 4 и поступает на вход смесителя

2, на второй вход которого через управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель 3 поступает опорный СВЧ-сигнал.

На выходе смесителя 2 получается сигнал частотой ы,, пропорциональный по амплитуде квадратуре .измеряемого СВЧ-сигнала.. Процесс измерения квадратур СВЧ-сигнала происходит за два такта. Управление работой СБЧ-. амплифазометра осуществляется блоком

15, который представляет собой гене-. ратор временных импульсов, полярность, длительность и взаимное положение которых во времени определяют последовательность выполнения соответствующих операций отдельными элементами схемы.

В первом такте фазовыи сдвиг, вносимый управляемым дискретным СВЧ-фазовращателем 3, равен нулю и опорный сигнал поступает на вход смесителя 2 с начальной фазой. С выхода смесителя

2 сигнал частотой, поступает на ьход полосового фильтра 5, настроенного на эту частоту, усиливается усилителем 6, псдается на входы ампли".удного детектора 7 и синхронного детектора 8, опорным сигналом для которого является < игнал с выхода генератора 4. На выходе синхронного детектора 8 сигнал может иметь положктельную или отрицательную полярности в зависимости о".. синфазности или противофазности опорного и измеряемого сигналов частотой д, что з свою очередь определяется знаком измеряемой квадратуры.

Полярность сигнала определяется.и приводится к логическим уровням цифровых элементов с помощью компаратора IO. Таким образом, происходит определение знака измеряемой квадратуры и ему ставится в соответствие определенный цифровой логический уровень. С выхода амплитудного детектора 7 сигнал поступает на вход интегратора 9, управляемого блоком 15, и далее на аналогсвый вход аналогоцифрового преобразователя 11. По окончании интегрирования интегратор

9 переводится синхроимпульсом с блока 15 в режим хранения. Зтот же импульс одновременно запускает аналогоцифровой преобразователь 11.

К входу опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя 11 с помощью аналогового коммутатора 12, управляемого блоком 15, подключен источник 13 опорного напряжения. Аналого-цифровой преобразователь 11 обеспечивает изменение веса младшего разряда в зависимости от уровня опорноги напряжения. Цифровая информация с его выхода поступает на первый вход блока 16 и далее на блок 17, куда также подается код знака измеренной квадратуры с выхода компаратора 10.

Запись этой информации в блок 17 стробируется синхроимпульсом, вырабатываемым блоком 15.. Цифровой код измеренной квадратуры A„cos q представляет (n+1) ðàçðÿäíîå слово, где старший (и+1)-й бкт является знаковым, а остальные и — информационными

13506 (Il. определяется разрядностью аналогоцифрового преобразователя 11).

Во втором такте происходит измерение второй, квадратуры. При этом по .5 управляющему сигналу блока 15 управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель

3 переключается н состояние, при котором нносимый им фазовый сдвиг ра вен 90, и опорный сигнал поступает 1ð на вход смесителя 2 с фазой, отличающейся от фазы опорного сигнала ы первом такте на 90

При прохождении через управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель 3 ампли- 15 туда опорного сигнала уменьшается, что приводит к уменьшению амплитуды сигнала, снимаемого с выхода смесителя 2, и, следоыательно, величины измеряемой квадратуры. Уменьшение не- 20 личины измеряемой квадратуры компенсируется тем, что во втором такте к входу опорного напряжения аналогоцифрового преобразонателя 11 аналоговым коммутатором 12 подключается опор->5 ное напряжение с выхода источника 14 опорного напряжения величиной В, причем В w В„, где В„ — величина опорного напряжения источника 13 в первом такте. Величина опорного напряжения В выбирается такой, чтобы изменением шага квантоыания компенсигде К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Амплитуда и фаза полученного сигнала пропорциональны амплитуде и фазе СВЧ-сигнала и измеряются измерителями 25 и 26. Опорным сигналом при этом является сигнал, вырабатываемый формирователем 24. Частота <,1 выбит рается произвольно и ограничивается частотными характеристиками применяемых элементов и измерителями 25 и 26.

По завершении формирования сигнала

Ui блок 15 вырабатывает запускающий импульс для измерителей 25 и 26 сигнала.

Таким образом, СВЧ-амплифазометр позволяет повысить точность измерения квадратур СВЧ-сигнала за счет компенсации потерь н управляемом дискретном СВЧ-фазовращателе 3 с помощью аналого-цифрового преобразователя 11 с изменяемым шагом квантования и повысить производительность ровать уменьшение амплитуты измеряемого сигнала второй квадратуры А,sin q, нызнанное уменьшением опорного СВЧсигнала при прохождении через управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель

3. Код измеренного сигнала второй квадратуры поступает на второй вход блока 16 и далее на блок 18.

Дальнейшее преобразование цифровой информации о квадратурах СВЧ-сигнала в аналоговую не синхронизировано во времени и осуществляется по мере поступления цифровой икформации.

С выходов блока 17 параллельный код амплитуды измеренной квадратуры в виде п ðàçðÿäíîãî слова поступает на цифровые входы умножающего цифроаналогового преобразователя 19, для которого. аналоговым опорным сигналом является напряжение А созоз с, поступающее с аналогового выхода управляемого дискретного фазовращателя 21, где А — постоянная амплитуда, ьз частота, в общем случае ы и,, или А сон(ы„с + 180 ), что зависит от кода знака измеренной квадратуры.

Код знака (n+1) и бит слова с выхода

27

4 блока 17) подается .на управляющий вход управляемого дискретного фазонращателя 21. На аналоговый вход управляемого фазовращателя 21 поступает напряжение с одного иэ выходов формирователя 24, который представляет собой генератор синусоидальных сигналоы частотой се и постоянной амплитуды, имеющий дна выхода с относительным сдвигом фаз ныходных сигналов 90 . Выходной аналоговый сигнал умножающего цифроаналогового преобразователя 19 имеет нид

U„= A,cos ц А сонм t

После окончания второго такта измерения код амплитуды измеренной квадратуры поступает на цифровой нход умножающего цифроаналогоного преобразователя 20, а код знака квадратуры — на управляющий вход управляемого дискретного фазонращателя 22. На аналоговый вход упранляемого дискретного фазонращателя 22 с второго ыыхода формиронателя 24 поступает сигнал, О сдвинутый по фазе на 90 относительно сигнала,. поступающего на управляющий вход управляемого дискретного фазовращателя 21. Выходной сигнал умножающего цифроаналогового преобразователя 20 имеет нид

U> = A„sin - Л sinnс, На выходе сумматора 23 получаем аналоговый сигнал !

1350627 измерений благодаря обеспечению непосредственного цифрового отсчета амплитуды и фазы.

Составитель N.Êðoìè÷

Техред Л.Олийнык

Корректор С.йекмар

Редактор П. Гереши

Заказ 5283/47

Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное.Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 формула изобретения

1. СВЧ-амплифазометр, содержащий последовательно соединенные модулятор, смеситель, паласовой фильтр, усилитель и синхронный детектор, генератор модулирующего напряжения, подключенный к модулирующему входу модулятора и опорному входу синхронного детектора, управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель„ выход которого подсоединен к гетеродинному входу смесителя, а вход является опорным входом СВЧ-амплифаэометра, также аналого-цифровой преобразователь, блок обработки и индикации и блок синхро- 20 низации, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами управляемого дискретного СВЧ-фазовращателя и аналогоцифрового преобразователя, при этом вход модулятора является измерительным входом СВЧ-амплифазометра, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, выход усилителя через введенные последовательно соединенные амплитудный детектор и интегратор со сбросом подключен к входу аналога-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу блока обработки 35 и индикации, выход синхронного детектора через введенный компаратор подключен к второму входу блока обработки и индикации, аналого-цифровой преобразователь выполнен с изменяемым 40 шагом квантования, при этом его опорный вход соединен с выходом введенного аналогового коммутатора, к двум входам которого подключены соответственно введенные первый и второй ис- 45 точники опорного напряжения, второй и третий выходы блока синхронизации соединены с соответственно управляющими входами интегратора со сбросом, аналогового коммутатора и блока обработки и индикации.

2. СВЧ-амплифазометр по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, чта, с целью повышения производительности измерений, блок обработки и индикации содержит последовательно соединенные первый блок памяти, первый умножающий цифроаналоговый преобразователь, сумматор и измеритель амплитуды, последовательно соединенные второй блок памяти и второй умножающий цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к второму входу сумматора, первый и второй управляемые дискретные фазовращатели, входы которых подсоединены соответственно к выходам формирователя синусоидальных опорных напряжений, выходы — к опорным входам соответственно первого и второго умножающих цифроаналоговых преобразователей, а управляющие входы — к вторым выходам соответственно первого и второго блоков памяти, и измеритель фазы, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а второй вход — с входом второго управляемого ди"кретного фаэовращателя, при этом первый вход первого блока памяти, являющийся первым входом блока обработки и индикации, соединен с первым входом второго блока памяти, второй вход второго блока памяти, являющийся вторым входом блока обработки и индикации, соединен с вторым входом первого блока памяти, а управляющий вход блока обработки и индикации подсоединен к управляющим входам первого и второго блоков памяти, измерителя амплитуды и измерителя фазы.