Устройство для измерения амплитудных и фазовых параметров свч-устройств

 

Изобретение относится к радиоизмерениям . Цель изобретения - расширение частотного диапазона и увеличение диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала Устройство сот держит г-р 1 качающейся частоты, направленные ответвители 2-5, детектор 6, аттенюатор 7, фазовра1чатель 8, смесители, 9 и 10, блок синхронизации 11, гетеродины 12 и 13, делители 14 и 15 мощности, развязывающие эл-ты 16-19, балансные смесители 20 и 21, полосовые фильтры 22 и 23, СБЧ-переключатели 24 и 25, согласованные нагрузки 26 и 27, исследуемое СВЧ- устр-во 28 и индикатор 29 В устр-ве осутцествляется обратное преобразование частоты, после чего производится обработка сигналов измерительной информации , В устр-ве используется система автоматической регулировки мощности . Вьделение и обработка измерительной информации об амплитудных и фазовых параметрах исследуемого СВЧ-устр-ва 28 осуществляется в индикаторе 29.На его экране производится регистрация измеряемых параметров в исифровой и панорамной формах. Устрво по п, 2 ф-лы отличается выполнением гетеродина ЛЗ. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. (Л 4: 4 Ю СО СО ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Г 01 R 27 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 39609 70/24-09 (22) 01. 10.85 (46) 07. 12.88. Вюп. S 45 (72) А.С. Елизаров, В.Д. Тупикин, В.Т. Ренин, В.Т. Васильев, 10.М. Гулейков и И.F.. Гришукевич (53) 621. 317. 341 (088.8) (56) Воскресенский Д.И. и др. Антенны и устройства диапазона миллиметровых волн. — Изв. высш. учебн. заведений. Радиоэлектроника, 1985, т. 28, Р 2, с. 4-23.

Андрущенко В.Г. и др. Измерение параметров радиотехнических цепей.M.: Радио и связь, 1984, с.10. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНЫХ И ФАЗОВЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-УСТРОЙСТВ (57) Изобретение относится к радиоизмерениям. Цель изобретения — расширение частотного диапазона и увеличение диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала. Устройство со-, держит г-р 1 качающейся частоты, на,., SU „„1442935 А i п равленные ответвители 2-5, детек" тор 6, аттенюатор 7, фазовращатель 8, смесители 9 и 10, блок синхронизации

11, гетеродины 12 и 13, делители l4 и 15 мощности, развязывающие эл-ты

16-19, балансные смесители 20 и 21, полосовые фильтры 22 и 73, СВЧ-переключатели ?4 и 25, согласованные нагрузки 26 и 27, исследуемое СВЧустр-во 28 и индикатор 29. В устр-ве осуществляется обратное преобразование частоты, после чего производится обработка сигналбв измерительной информации. В устр-ве используется система автоматической регулировки мощности. Выделение и обработка измерительной информации об амплитудных и фазовых параметрах исследуемого

СВЧ-устр-ва 28 осуществляется в индикаторе 29.Ha его экране производится регистрация измеряемых параметров в цифровой и панорамной формах. Устрво по и. 2 ф-лы отличается выполнением гетеродина 13. 1 з.п.h-лы, 3 ил.

1442935

Изобретение относится к радиоизмерительной технике СВЧ-диапазона и может быть использовано для измерения модуля и фазы коэффициентов отражения и передачи СВЧ-устройств миллиметрового диапазона.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона и увеличение диапазона перестройки частоты исследуемо- 1п

ro сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для измерения амплитудных и фазовых параметров СВЧ-устройств; на фиг.2 структурная электрическая схема вто.рого гетеродина; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство содержит генератор 1 качающейся частоты, первый 2, второй 3, третий 4 и четвертый 5 направленные ответвители, детектор 6, аттенюатор 7, фазовращатель 8, первый 9 и второй 10 смесители, блок 11 синхронизации, первый 12 и второй 13 гетеродины, первый и второй 15 делители мощности, первый 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 развязывающие элементы, первый 20 и второй

21 балансные смесители, первый 22 и второй 23 полосовые фильтры, первый 24 и второй 25 СВЧ-переключатели, первую 26 и вторую 27 согласованиые Нагрузки, исследуемое СВЧ-уст35 ройство 28, индикатор 29. Второй гетеродин содержит первый 30, второй

31 и и-й 32 генераторы СВЧ-сигнала, .

СВЧ-коммутатор 33, управляющий блок 34

«„40

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 качающейся частоты является источником СВЧ-сигнала санTHMeTpoBorО диапазона и предназна 45 чен для задания полосы качания частоты исследуемого сигнала. Гетеродин 13 является и-канальным источником сигнала миллиметрового диапазона волн. Каждый генератор СВЧ-сигнала настроен на одну фиксированную частоту. Разность частот выходного сигнала каждого СВЧ-генератора равна диапазону перестройки генератора 1 качающейся частоты. Коммутацию выходных сигналов генераторов ЗО- 32

СВЧ-сигнала осуществляет СВЧ-коммутатор 33, управляемый блоком 34. Гетеродин 13 совместно с делителем 15 мощности, развязывающими элементами

18 и 19 и балансными смесителями 20 и 21 представляет собой преобразователь частоты. При этом в балансном смесителе 20 в результате смешивания сигналов генератора 1 качающейся частоты гетеродина 13 образуется в том числе и сигнал суммарной частоты f +

+ f (f — частота сигнала генерато-г с. ра 1 качающейся частоты, f- — частота сигнала гетеродина), который выделяется с помощью полосового фильтра 22 и поступает в кольцевой измерительный тракт, На выходе измерительного тракта полосовой фильтр 23 отфильтровывает сигнал суммарной частоты, что необходимо для повышения точности измерения фазовых параметров. В балансном смесителе 21 происходит обратное преобразование частоты. В этом случае íà его выходе с помошью поспедующего тракта передачи сантиметрового диапазона выделяется сигнал разностной частоты (f c + Й ) — < = Й,.

В результате введения преобразователя частоты появляется возможность заменить синтезатор частот достаточно простыми генераторами качающейся и фиксированных частот.

Принцип образования измерительного сигнала миллиметрового диапазона поясняется фиг. 3., на которой приведены следующие обозначения: fc

f „ — минимальная и максимальная частоты полосы качания генератора качающейся частоты: f „,, f, f, частоты выходных сигналов генераторов 30-32 СВЧ-сигнала.

Обработку сигналов измерительной информации после обратного преобразования частоты можно вести в более низком сантиметровом диапазоне.

Увеличение диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала осуществляется с помощью введения и генераторов 30-32 СВЧ-сигнала миллиметрового диапазона, настроенных на частоты, разность между которыми выбирается равной максимальной частоте качания генератора 1 качающейся частоты. Подключение выходов генераторов 30-32 к входам оалансных смесителей 20 и 21 осуществляется управляющим блоком 34 с помощью СВЧ-коммутатора 33. Запуск управляющего блока 34 может осуществляться как оператором, так и по команде блока управления, входящего в з 1442 состав генератора 1 качающейся частоты (функциональная связь на фиг. 1 не показана).

Введение развязывающих элементов

18 и 19 способствует повышению точ-.

5 ности измерения фазовых параметров

СВЧ-устройств,так как они препятствуют проникновению сигналов измерительной информации с входа исследу емого СВЧ-устройства на его выход по цепи гетеродинного сигнала.

Гетеродин 12, делитель 14 мощности, раэвязывающие элементы 16 и 17, смесители 9 и 10 представляют собой второй преобразователь частоты, служащий для преобразования СВЧ-сигнала сантиметрового диапазона на низкую промежуточную частоту. В результате второго преобразования частоты для выделения и обработки сигналов измерительной информации применен низкочастотный индикатор амплитудных и фазовых параметров.,Стабилизация второй промежуточной частоты осущест- 25 вляется с помощью блока 11 синхронизации, который управляет частотой выходного сигнала гетеродина 12 таким образом, что промежуточная частота на выходе смесителя 9 остается по- Зо стоянной.

Дпя уменьшения неравномерности выходного сигнала генератора 1 качающейся частоты применена система автоматической регулировки мощности (АРИ), ЗБ состоящая из направленного ответвителя 3, детектора 6 и встроенного в генератор 1 качающейся частоты р-i-u аттенюатора, ослабление сигнала в котором зависит от уровня продетектиро- 4 ванного сигнала, поступающего с детектора 6.

Направленный ответвитель 2 служит дпя создания опорного сигнала. СВЧпереключатели 24 и 25, направленные ответвители 4 и 5, согласованные нагрузки 26 и 27 представляют собой совместно с исследуемым СВЧ-устройством кольцевой измерительный тракт, который в зависимости от положения

СВЧ-переключателей 24 и 25 позволяет измерять амплитудные и фазовые параметры передачи и отражения при прямом и обратном распространении через исследуемое СВЧ-устройство измерительного сигнала. Так, при измерении параметра S 1 выход полосового фильт ра 22 посредством СВЧ-переключателя

24 подключен к входу основного кана935 4 ла направленного ответвителя 4, а выход основного канала направленного ответвителя 5 подкпючен к входу согласованной нагрузки 26. Выход вторичного канала направленного ответвителя 5 посредством СВЧ-переключателя 25 подключен к входу полосового фильтра 23, а выход вторичного канала направленного ответвителя 4 — к входу согласованной нагрузки 27, Аттенюатор 7 и фазовращатель 8 служат для выравнивания амплитуд сигналов в опорном и измерительном каналах и электрических длин опорного и измерительного каналов.

Перед началом измерений производится калибровка устройства. В этом случае вместо исследуемого СВЧ-устройства 28 включается четырехполюсник с единичной матрицей рассеяния

СВЧ-переключатели 24 и 25 устанавливаются в положение, при котором обеспечивается измерение параметров передачи. Управляющий блок 34 устанавливается в положение, при котором к выходу СВЧ-коммутатора 33 подключен выход генератора 30 СВЧ-сигнала.

В этом случае с выхода генератора

1 качающейся частоты на вход балансного смесителя 20 поступает измерительный сигнал

e(t) = Е„соя(ась + g ), (1} часть которого ответвляется с помощью направленного ответвителя 2. Ответвленный сигнал, пройдя через основной канал направленного ответвителя 3, аттенюатор 7, фазовращатель 8, поступает на вход смесителя 9: е,(t) = Е . p „, p,cos(u>,t+Q,+ ), (2) где р — переходное ослабление направ о ленного ответвителя 2;

, - ослабление, вносимое аттенюатором 7;

U<- фазовый сдвиг, вносимый фаэо. вращателем 8.

На второй вход смесителя 9 от гетеродина 12 подается сигнал е„(В) EÄ cos(Ät + g„), (3) где Е г,и Ч вЂ” амплитуда и начальная фаза выходного сигнала гетеродина 12.

1442935 6

В результате частотного преобра- Регулировкой ослабления аттенюзования на выходе смесителя 9 формы- атора 7 добиваются равенства аиплируется опорный сигнал промежуточный туд сигналов (4) и (9), поступающих частоты: на входы опорного и измерительного (t) =Е р ((- )

5 каналов индикатора 29: е„ = Е,„„р „, сов ю,-м„, и +

Ь ф )9 (4) ðp но о н»рэ

Р о = Е» а регулировкой вносимого фаэовращагде Е „„- амплитуда сигнала разност- 10 тепем Я фазового сдвига добиваются ной частоты. равенства

Этот сигнал поступает на вход опорного канала индикатора 29.

На второй вход балансного смесиили теля 20 поступает с выхода гетеродина 13 сигнал

eã,г(М = E„ »(Q„ t + Аq ) (5) где E и — амплитуда и начальная фаза выходного сигнала гетеродина 13.

В результате частотного пресбразователя сигнала (1) в балансном смесителе 20 на его выходе с помощью полосового фильтра 22 выделяется сигнал суммарной частоты е,(t) = Е ÄcosP(+ «)t +,+

+,,1 (6). е (t) Е p,ñ эГ(мс m„)t о+

--Ч. + М (10) Выделение и обработка измерительной .информации об амплитудных и фазовых параметрах исследуемого СВЧустройства осуществляется в индикаторе 29 ° Регистрация измеряемых параметров производится на экране индикатора в цифровой и панорамной формах. е (с) = E „соз ((,+ы„) t + y + Ц„ +

+ J, (7)

В результате преобразования частоты сигнала (7) в балансном смесителе 21 на его выходе присутствует сигнал разностной частотной, выделяемый последующим трактом передачи:

Формула изобретения е<(t) = Е „сов(ь,t + iр + „) (я)

После преобразования частоты сигнала (8) с помощью смесителя 10 на вход измерительного канала индикатора 29 поступает сигнал

e (t) E icos I-(w g«) t + t, + „+

+ ц„). (9) где Е „,„, — амплитуда сигнала суммарной частоты, который после прохождения четырехполюсника с единичной матрицей рассеяния получает дополнительный фазовый сдвиг Ц„, обусловленный электрической длиной кольцевого измерительного тракта, при этом сигнал поступающий на Вход балансного смесителя 21 описывается выражением

Процесс калибровки по параметрам отражения осуществляется аналогичным образом.

В процессе измерения амплитудных и фазовых параметров вместо четырехполюсника в измерительный тракт включается исследуемое СВЧ-устройство.

Б этом случае на вход измерительного канала индикатора 29 поступает сигнал

30 где р„.и g ослабление и фазовый сдвиг, вносимые исследуемым СВЧ-устройством.

45 .

1. Устройство для измерения амплитудных и фазовых параметров СВЧ-устройств, содержащее последовательно соединенные генератор, качающейся частоты, первый направленный ответвитель, второй направленный ответвитель и детектор,. выход которого подключен к входу генератора качающейся частоты, последовательно соединенные блок синхронизации, первый гетеродин, первый делитель мощности, первый раэвяэывающий элемент, первый смеситель и индикатор, второй вход которого череэ последовательно соединенные второй смеситель и второй раэвяэывающий

1442 элемент подключен к второму выходу первого делителя мощности, выход первого смесителя подключен к входу блока синхронизации, последовательно соединенные первый СВЧ-переключатель, 5 третий направленный ответвитель, вто. рой СВЧ-переключатель и первая согласованная нагрузка, второй выход первого СВЧ-переключателя подключен к 1ð второй согласованной нагрузке, а третий выход через четвертый направленный ответвитель — к второму входу второго СВЧ- переключателя, второй выход третьего направленного ответ- 1 .

15 вителя и второй выход четвертого направленного являются входами для под-. ключения исследуемого СВЧ-устройства, о т л и ч а ю щ.е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона, введены последовательно соединенные аттенюатор и фазовращатель, выход которого соединен с вторым входом первого смесителя, вход аттенюатора — с вторым выходом второго направленного ответвителя, последовательно соединенные первый полосовой фильтр, первый балансный смеситель, 935 8 третий развяэывающий элемент, второй делитель мощности, четвертый раэвязывающий элемент, второй балансный смеситель и второй полосовой фильтр, вход которого соединен с вторым выходом второго СВЧ-переключателя, выход первого полосового фильтра соединен с входом первого СВЧ-переключателя, вход второго делителя мощности соединен с выходом введенного второго гетеродина, второй вход первого балансного смесителя соединен с вторым выходом первого направленного ответвителя, выход второго балансного смесителя соединен с вторым входом второго смесителя.

2. Устройство по п. 1 о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала, второй гетеродин состоит из и генераторов

СВЧ-сигнала, выходы которых подключены к входам СВЧ-коммутатора, унравляющим выходом соединенного с управля-, ющим блоком, выход СВЧ-коммутатора является выходом второго гетеродина.

1442935

C ч

Ф

Ф

Ф

6 м

Ф

В м

Составитель В. Рабинович

Техред. П. Олийнык Корректор 3.Лончакона

Редактор F,. Папп

Заказ 6381/43

Тираж 772 Подписное

В11ИИПИ Г осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4