Анализатор свч-цепей

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. Анализатор содержит г-р 1 качающейся частоты, направленные ответвители 2 и 3, балансный модулятор 5, смесители б и 7, дискретный фазовращатель 8, исследуемую СВЧ-цепь 9, делитель 11 мощности , управляюще-вычислительный блок 12, коммутатор 15, г-р 17 модулирующего сигнала и синхронный детектор 19. Цель достигается введением направленного ответвителя 4, согласованной нагрузки 10, полосового фильтра 13, измерителя 14 отношений , детектора 16 и управляемого усилителя 18, с помощью которых отслеживается изменение выходной мощности г-ра 1 в пределах всего диапазона частот путем формирования управляющего сигнала для автоматической регулировки его мощности, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 G 01 R 27/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4640297/09 (22) 19.01.89 (46) 30,06.91. Бюл. М 24 (71) Минский радиотехнический институт (72) А.С.Елизаров, И.Е.Гришукевич и В.Б,Гайдук (53) 621.317.041(088.8) (56) Mlcrowavec and RF. — 1984, ч, 23, 10, с.169 — 172.

Авторское свидетельство СССР

N. 1540497, кл. G 01 R 27/04. 1988. (54) АНАЛИЗАТОР СВЧ-ЦЕПЕЙ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности. Анализатор содержит г-р 1 качающейся частоты, направленные ответИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения комплексных параметров

СВЧ-цепей.

Цель изобретения — повышение точности.

На чертеже приведена структурная схема анализатора СВЧ-цепей.

Анализатор СВЧ-цепей содержит генератор 1 качающейся частоты, первый 2, второй 3 и третий 4 направленные ответвители, балансный модулятор 5, первый 6 и второй

7 смесители, дискретный фазовращатель 8, исследуемую СВЧ-цепь 9, согласованную нагрузку 10, делитель 11 мощности, управляюще-вычислительный блок 12, полосовой фильтр 13, измеритель 14 отношений, коммутатор. 15, детекторную секцию 16, генератор 17 модулирующего сигнала, уп-, „„5Ц„„1659904 А1 вители 2 и 3, балансный модулятор 5, смесители 6 и 7, дискретный фазовращатель 8, исследуемую СВЧ-цепь 9, делитель 11 мощности, управляюще-вычислительный блок

12, коммутатор 15, г-р 17 модулирующего сигнала и синхронный детектор 19, Цель достигается введением направленного ответвителя 4, согласованной нагрузки 10, полосового фильтра 13, измерителя 14 отношений, детектора 16 и управляемого усилителя 18, с помощью которых отслеживается изменение выходной мощности г-ра 1 в пределах всего диапазона частот путем формирования управляющего сигнала для автоматической регулировки его мощности.

1 ил. равляемый усилитель 18, синхронный детектор 19.

Анализатор СВЧ-цепей работает следующим образом.

Выходной сигнал генератора 1 частотой в делится с помощью первого направленного ответвителя 2 на две части, одна из которых является опорным сигналом, а другая — измерительным, В свою очередь, измерительный сигнал модулируют с помощью балансного модулятора 5 напряжением частоты Я . При этом на выходе балансного модулятора 5 образуются различные спектральные составляющие. в том числе в, + Q u в - Я . Сама же несущая в0 будет подавлена эа счет бала нсных свойств модулятора. Затем измерительный сигнал, частично отражаясь от исследуемой СВЧ-цепи 9 и распространяясь через нее, преобразуется в выходные сигналы вторичных каналов второго и треть1659904 его направленных ответвителей 3 и 4, Эти сигналы подаются на первые входы первого и второго смесителей 6 и 7. Одновременно на вторые входы первого и второго смесителей 6 и 7 поступает опорный сигнал, предварительно разделенный пополам в делителе 11 и в каждой частотной точке, например в„, обретающий поочередно дВа значения с равной амплитудой и фазой. сдвинутой на 90 (результат работы дискретного фазовращателя 8). Поступающие на

nIBpBblM и второй смесители 6, 7 сигналы с)иешиваются, и на их выходах образуются полезные сигналы, несущие информацию об измеряемых параметрах с частотой Q, а также паразитные гармонические составляющие. Далее сигналы с измерительной информацией поступают на входы коммутатора 15, управляемого от управляюще-вычислительного блока 12, который поочередно подключает выходы первого и второго смесителей 6, 7 на входы измерителя 14 и полосового фильтра 13, При этом за время нахождения коммутатора

15 в одном из положений дискретный фаэовращатель 8 половину этого времени находится в одном положении (поворот фазы проходящего через него сигнала на -45 ), а половину времени — в другом (поворот фазы на+45 ), Затем коммутатор 15 переключается и на измеритель 14, а также на полосовой фильтр 13 подается сигнал с другого смеси» теля. Следовательно, в каждой частотной точке работы анализатора СВЧ-цепей формируются и подвергаются дальнейшей обработке четыре измерительных сигнала — по два с выхода каждого иэ смесителей, причем их амплитуды равны

Ut.K E) Ez cos(/>, 02-К Е1 Ег sin(/) где К вЂ” суммарный коэффициент передачи измерительного канала (определяется при калибровке);

E t — амплитуда сигнаг(а, поступающего с генератора 1;

Ez — амплитуда сигнала, поступающего с генератора 17; (/) — фазовый сдвиг между опорным и измерительным сигналами, Первый и второй смесители 6 и 7 выполняют также и роль амплитудных детекторов фазоманипулированного сигнала, который образуется за счет манипуляции фазы опорного сигнала при его прохождении через дискретный фазовращатель 8. Причем наличие сигнала, представляющего собой результат амплитудного детектирования фазоманипулирован н ого сигнала, несложно продемонстрировать, исходя из следующего, Фазоманипулированные колебания можно представить как

5 Uon = Um on cos ((:() ) т + 0(t)) = Umph cos 6(т)соз (l)pt - Огп оп sin ®) з3по>сЛ, т.е, мы получаем два амплитудно-манипулированных колебания, которые складываются в квадратуре: При этом 0(t) изменяется

10 в пределах от -л /4 до л /4. Так как cos л /4 = cos(- л /4) то соз(7 (t) = const u конкретно при этих пределах изменени,я coso(t) = V2g2 С другои стороны, sin ()(т) раскладывается в ряд

15 1 Wt) = 4 з n9m «(s + s(© +...)

2л где Q -Г- — частота манипуляции выходного сигнала дискрентного фазовращателя 8.

1Г2

sin В(хс = †. Получаем

2 з1пф) =2 (sinQt+>sin3Q t+ . ° .).

25 Подставляя эти значения в исходное выра>кение, получаем с учетом очевидных преобразований

uoo — 0с«сосо»с — - 14 оо сов(оо + Gt ) +

2 л

30 + -0 сов(а» - Й ) - u, . сос(о» + Зъо ) + о г /т u ooo(o» - Çè >...

Таким образом, мы получаем фактически спектр АМ-колебания, на который и ре35 агирует первый или второй смеситель 6 или

7, выполняющий роль амплитудного детектора, Итак, гармоническая составляющая спектра выходного сигнала И первого или

40 второго смесителя 6 или 7. а также ряд ближайших ее высших гармоник 30, 5Q, 7Q, 90 могут быть использованы как сигнал для автоматической регулировки мощности (АРМ) генератора 1,.так как их величина

4-" зависит только от вы)(одной мощности генератора 1, распространяющейся в опорном канале, и не зависит от изменений мощности в измерительном канале за счет подключения различных исследуемых СВЧ-цепей, При этом роль детектора выполняют сами смесители без применения дополнительных детекторных секций и направленного ответвителя петли АРМ, что повышает точность измерений и упрощает структуру СВЧ волноводного тракта, Далее сигнал с выхода первого или второго смесителя 6 или 7 попадает на вход полосового фильтра 13, полоса пропускания которого включает частоты Q, ЗЙ 5Q и т.д, 1659904

15

30

40

50 до тех по1, пока составляющая (2n+ 1) 0 еще достаточно существенна с точки зрения энергетической, Экспериментально установлено, что можно ограничиться значением 9 И. Чтобы убедиться в том, что частота

Q и частота модуляции Я не влияют друг на друга, достаточно их сравнить. Обычно Q

= 256 Гц, Q, = 100.000 Гц. Измеритель 14, на вход которого поступает сигнал с выхода смесителя, имеет селективный вход, настроенный на частоту модуляции Я,, тем самым отфильтровываются различные параэитные гармоники и комбинации. По прохождении полосового фильтра 13 сигнал поступает на детекторную секцию 16, служащую для детектирования низкочастотного сигнала, превращения его в постоянное напряжение, которым управляется управляемый усилитель 18. Сигнал с генератора 17,, поступая на управляемый усилитель 18, отслеживает изменения выходной мощности генератора 1 и поступает на вход "APM" генератора 1. а также на второй вход измерителя 14. Так как мощность генератора 1 может в пределах всего диапазона частот изменяться несколько раз, то система АРМ не может обеспечить в достаточной степени постоянство выходной мощности. Эти отклонения устраняет использование измерителя 14, выходной сигнал которого меняется в зависимости лишь от исследуемой СВЧцепи, но не от колебаний мощности генератора 1, так как эти изменения приводят к изменениям сигнала с выхода управляемого усилителя 18, а отношение сигналов с обеих входов измерителя 14 не меняется.

С измерителя 14 сигнал поступает на синхронный детектор 19, который детекториует синхронно с сигналом от генератора

17, и на выходе детектора 19 получаем по.стоянные напряжения. несущие информацию об измеряемых параметрах. Далее информация обрабатывается в управляюще-вычислительном блоке 12 по известным алгоритмам.

Формула изобретения

Анализатор СВЧ-цепей, содержащий последовательно соединенные генератор качающейся частоты и первый. направленный ответвитель, ориентированный на падающую волну, выход вторичного канала которого соединен с входом дискретного фазовращателя. генератор модулирующего сигнала, соединенный с модулирующим входом балансного модулятора и опорным входом синхронного детектора, управляюще-вычислительный блок, первый выход которого соединен с входом управления частотой генератора качающейся частоты, второй выход — с управляющим входом коммутатора, третий выход — с управляющим входом дискретного фаэовращателя, а вход — с выходом синхронного детектора, делитель мощности, первый выход которого соединен с первым входом первого смесителя, и второй направленный ответвитель, выход первичного канала которого предназначен для подключения исследуемой СВЧ-цепи. ориентированный на отраженную волну выход вторичного канала соединен с aroрым входом первого смесителя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, выход коммутатора через введенные последовательно соединенные полосовой фильтр и детектор подсоединен к управляемому входу введенного управляемого усилителя, управляющий вход которого соединен с выходом генератора модулирующего сигнала, а выход — с первым входом введенного измерителя отношений и входом управления мощностью генератора качающейся частоты, второй вход измерителя отношений соединен с выходом коммутатора, а выход — с сигнальным входом синхронного детектора, введен третий направленный ответвитель, вход первичного канала которого предназначен для подключения выхода исследуемой СВЧ-цепи, к выходу первичного канала подсоединена введенная согласованная нагрузка, а ориентированный на падающую волну выход вторичного канала соединен с вторым входом введенного второго смесителя, первый вход которого подключен к второму выходу делителя мощности, а выход — к второму входу коммутатора, при этом выход дискретного фазовращателя соединен с входомделителя мощности, а балансный модулятор включен между выходом первичного канала первого и входом первично.о канала второго направленных ответвителей.

1659904

Составитель М. Кроми н

Редактор Т.орловская Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Заказ 1842 Тираж 424 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина. 101