Устройство для измерения комплексных параметров свч- элементов

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - увеличение диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала. Устр-во содержит г-р 1 качающейся частоты, направленные ответвители 2, 3 и 4, детектор 5, аттенюатор 6, фазовращатель 7, смесители 8, 9 и 10, блок 11 автоматической подстройки частоты, гетеродины 12 и 21, делители 13, 14 и 15 мощности, вентили 16 и 17, балансные смесители 18, 19 и 20, полосовые фильтры 22 и 23, исследуемый СВЧ-эл-т 24, согласованную нагрузку 25, СВЧ-переключатель 26, коммутатор 27, индикатор 28 и блок управления 29. Цель достигается за счет последовательного осуществления двух процессов калибровки устр-ва: по параметрам коэф. передачи; по параметрам коэф. отражения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s G 01 R 27/06

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4032342/09 (22).03.03.89 (46) 30.06.91, Бюл. ¹ 24 (71) Минский радиотехнический институт (72) В,T,Ðåâèí, А.С.Елизаров и И,Е,Гришукевич (53) 621.317,341(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1068841, кл. G 01 R 27/28, Измерение параметров радиотехнических цепей./Под ред. Андрущенко В,Г„Фатеева В,П. — М.: Радио и связь, 1984, с. 248, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — увелиИзобретение относится к радиоизмери тельной технике СВЧ-диапазона и может быть использовано при создании измерительных устройств миллиметрового диапазона, предназначенных для измерения модуля и фазы коэффициентов отражения и передачи исследуемых СВЧ-элементов мил-. лиметрового диапазона, Целью изобретения является увеличение диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для измерения параметров СВЧ-элементов.

Устройство для измерения комплексных параметров СВЧ-элементов миллиметрового диапазона содержит генератор

1 качающейся частоты, первый 2, второй 3 и третий 4 направленные ответвители, двтектор 5, аттенюатор 6, фазовращатель 7, пер„„5U„„1659905 А1 чение диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала. Устр-во содержит г-р 1 качающейся частоты, направленные ответвители 2, 3 и 4, детектор 5, аттенюатор 6, фазовращатель 7, смесители 8, 9 и 10, блок

11 автоматической подстройки частоты, гетеродины 12 и 2 1, делители 13, 14 и 15 мощности, вентили 16 и 17, балансные смесители 18, t9 и 20, попосовые фильтры 22 и

23, исследуемый СВЧ-эл-т 24, согласованную нагрузку 25, СВЧ-переключатель

26, коммутатор 27, индикатор 28 и блок управления 29. Цель достигается за счет последовательного осуществления двух процессов калибровки устр-ва: по параметрам коэф, передачи; по параметрам коэф. отражения. 1 ил, вый 8, второй 9, третий 10 смесители, блок

11 автоматической подстройки частоты, гетеродин 12, первый 13, второй 14 и третий

15 делители мощности, первый 16 и второй

17 вентили, первый 18, второй 19 и третий

20 балансные смесители, дополнительный гетеродин 21, первый 22 и второй 23 полосовые фильтры, исследуемый СВЧ-элемент

24, согласованную нагрузку 25, СВЧ-переключатель 26, коммутатор 27, индикатор 28, блок 29 управления.

При этом выход генератора 1 качающейся частоты через основной канал первого направленного ответвителя 2, выход вторичного канала которого подключен к входу основного канала второго направленного ответвитепя 3, первый бапансный смеситель 18, основной канал третьего направленного ответвителя 4, исследуемый

СВЧ-элемент 24 подключен к первому входу

1659905

СВЧ-переключателя 26, выход блока 11 автоматической подстройки частоты через гетеродин 12 подклк>чен к входу первого делителя мощности 13. Первый выход первого делителя мощности 13 подключен к первому входу первого смесителя 8, а второй его выход — к первым входам второго 9 и третьего 10 смесителей. Выход вторичноlio канала третьего направленного от етвителя 4 подключен к второму входу

СВЧ-переключателя 26, первый выход которого подключен к входу согласованной нагрузки 25, а второй выход- к входу третьего делителя мощности 15. Первый выход делителя мощности 15 через полосовой фильтр

12, второй балансный смеситель 19, второй амеситель 9 подключен к первому входу коммутатора 27, а второй его выход через второй полосовой фильтр 23, третий баланСный смеситель 20, третий смеситель 10 — к еторому входу коммутатора 27. Выход вторичного канала ВТоросо направленного ответвителя 3 через детектор 5 подключен к г1ервому управляющему входу генератора 1 качающейся частоты, выходосновного канала второго направленного ответвителя 3 через аттенюатор 6, фазовращатель 7, первый смеситель 8 подключен к опорному входу индикатора 28 и входу блока 11 автоматической подстройки частдты, Выход дополнительного гетеродина 21 подключен к входу второго делителя

14 мощности, первый выход которого подключен через первый вентиль 16 к второму входу первого балансного смесителя 18, а его второй выход через второй вентиль 17— к вторым входам второго 19 и третьего 20, балансных смесителей. Выход коммутатора

27 подключен к измерительному входу индикатора 28, к первому, второму и управляющему входам которого подключены выходы второго 9 и третьего 10 смесителей и первый выход блока 29 управления, вторым и третьим выходами соединенного с вторым управляющим входами генератора

1 качающейся частоты и управляющим Входом индикатора 28.

Устройство для измерения параметров

СВЧ-элементов работает следующим образом.

В режиме калибровки исследуемый

СВЧ-элемент 24 замещается четырехполюсником с единичной матрицей рассеяния, геометрические размеры которого эквивалентны исследуемому СВЧ-элементу.

СВЧ-переключатель 26 устанавливается в положение, при котором обеспечивается измерение параметров коэффициентов передачи.

В этом случае с выхода генератора 1 качающейся частоты на вход первого балансного смесителя 18 поступает измерительный сигнал e(t) = Em cos (Вс1 + Р), часть

5 которого ответвляется с помощью первого направленного ответвителя 2 и через основной канал второго направленного ответвителя 3 поступает на аттенюэтор 6, После прохождения аттенюатора 6 и фа10 зовращэтеля 7 на вход первого смесителя 8 поступает СВЧ-сигнал сантиметрового диапазона, ео (t) = Епкин.о j3ocos (ас1 + гр + уЪ ). где Ри.о — переходное ослабление первого направленного ответвителя 2;

Ро — ослабление, вносимое аттенюатором 6; уЪ вЂ” фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 7.

В результате частотного преобразования на выходе первого смесителя 8 формируется опорный сигнал промежуточной частоты, который поступает на опорный вход индикатора и управляет работой блока

11 автоматической подстройки частоты.

На второй вход балансного смесителя

18 поступает с выхода дополнительного гетеродина 21 СВЧ-сигнал миллиметрового диапазона

30 ег(1) = Ег cos(а1гт + p ), где Е, и р — амплитуда и начальный фазовый сдвиг выходного сигнала гетеродина 21.

В результате частотного преобразования сигналов в балансном смесителе 18 на

его выходе образуется сигнал разностной и суммарной частот

Е1(1) = Em1pCOS ((C0f — гг, )t + p + p ) +

+ Е п 1сСОЭ ((Nr + Вс )t + P + P. )

40 где Emlp амплитуда сигнала разностной частоты;

Еп 1с — амплитУДа сигнала сУммаРной частоты, Данный сигнал после прохождения. четырехполюсника с единичной матрицей рассеяния получает дополнительные фазовые сдвиги у1 и + . обусловленные oflpe деленной электрической длиной данного четырехполюсника, на выходе которого образуется сигнал

e2(t) = Em1p cos ((в, — и с )t + гр + р + у1 ) +

+ Еа1сСОЗ ((Шг + сг)с )t + p + фг + p> ).

Далее полученный сигнал разделяется с помощью третьего делителя 15 на два канала и с помощью полосового фильтра 22 выделяется сигнал разностной частоты

ЕЗ(1) = Em1p COS ((В, — Гд,)t +p+p. +@1 ), 1

1659905

50

55 а с помощью полосового фильтра 23 выделяется сигнал суммарной частоты

e4(t) = Е m t c со s ((аг + в )t + p + p, + pr. )

Сигналы eg(t) и e4(t) поступают соответственно на входы второго 19 и третьего 20 балансных смесителей.

В результате обратного преобразования частоты сигналов eg(t) и e4(t) во втором

19 и третьем 20 балансных смесителях на их выходах образуется сигнал

e5(t) = Е2р COS (Net+@+ Pl ); и сигнал е6(т) = Em3p сов(й и + p + p2 ), которые выделяются стоящим после балансных смесителей трактом сантиметрового диапазона.

После частотного преобразования во втором 9 и третьем 10 смесителях сигналы промежуточной частоты подаются на входы коммутатора 27, который осуществляет попеременную подачу этих сигналов на измерительный вход индикатора 28. В индикаторе 28 осуществляется сравнение сигналов eo(t), e5(t) и e6(t) по фазе и амплитуде.

При этом добиваются нулевых показаний индикатора амплитуды и фазы с помощью регулировок аттенюатора 6 и фазовращателя 7.

На этом процесс калИбровки устройства по параметрам коэффициентов передачи заканчивается.,Калибровка устройства по параметрам коэффициента отражения осуществляется аналогично калибровке по параметрам коэффициентов передачи, при этом к входу основного канала третьего направленного ответвителя 4 вместо четырехполюсника подключается короткозамкнутая нагрузка, а

СВЧ-переключатель 26 устанавливается в положение, соответствующее режиму измерения параметров коэффициента отражения.

В процессе измерения четырехполюсник с единичной матрицей рассеяния заменяется на исследуемый СВЧ-элемент, При этом выходные сигналы второго 19 и третьего 20 балансных смесителей будут описываться выражениями е 5(t) = е,2р/3, сов(ш,t +p+ р„q ) и e 6(t) = Етзфас оз(в,т +p+pxz), где Рк1 и < — ослабление и фазовый сдвиг, вносимые исследуемым СВЧ-устройством в

ПОЛОСЕ ЧаСтот От fr fc.ìàêc ДО fr fc.мин, P

ПОЛОСЕ ЧаСтОт От fr + fc.ìèí ДО fr+ fc,макс.

Выделение и обработка измерительной информации о комплексных параметрах исследуемого СВЧ-элемента 24 осуществляется

35 в индикаторе 28, на управляющий вход которого от блока управления 29 поступает сигнал развертки, синхронизированный с напряжением перестройки частоты генератора 1 качающейся частоты. Этим достигается получение панорамного режима измерения комплексных параметров.

Формула изобретения

Устройство для измерения комплексных параметров СВЧ-элементов, содержащее генераторр качающейся частоты, выход которого подключен к входу основного канала первого направленного ответвителя, соединенного выходом вторичного канала с входом основного канала второго направленного ответвителя, выход вторичного канала которого соединен через детектор с первым управляющим входом генератора качающейся частоты, блок автоматической подстройки частоты, выход которого через гетеродин подключен к входу первого делителя мощности, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго смесителей, выход первого смесителя подключен к входу блока автоматической подстройки частоты и опорному входу индикатора, третий направленный ответвитель, выход основного канала которого и первый вход

СВЧ-переключателя являются выходами для подсоединения входов исследуемого СВЧэлемента, а выход вторичного канала третьего направленного ответвителя через

СВЧ-переключатель подключен к входу согласованной нагрузки, о т л и. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала, введены аттенюатор, фазовращатель, дополнительный гетеродин, второй и третий делители мощности, первый, второй и третий балансные смесители, первый и второй полосовые фильтры, третий смеситель, коммутатор и блок управления, причем выход основного канала первого направленного ответвителя через первый балансный смеситель подключен к входутретьего направленного ответвителя, второй выход

СВЧ-переключателя подключен к входу третьего делителя мощности, первый выход третьего делителя мощности через последовательно соединенные первый полосовой фильтр и второй балансный смеситель подключен к второму входу второго смесителя, а второй выход через последовательно соединенные второй полосовой фильтр и третий балансный смеситель — к первому входу третьего смесителя, второй вход которого подключен к второму выходу первого делителя мощности, выход дополнительного гетероди на подключен к входу B Topof делителя мощности, первый выход которо1659905

Составитель В.Поротов

Редактор Т,Орловская Техред M.Moðãåíòàë 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 го соединен с вторым входом первого балансного смесителя, а второй выход — с вторыми входами второго и третьего балансных смесителей, причем выход основного канала второго направленного ответвителя через последовательно соединенные аттенюатор и фазовращатель подключен к второму входу первого смесителя, а первый, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к второму управляющему входу

- генератора качающейся частоты, управляющему входу индикатора.и управ5 ляющему входу коммутатора, выход которого подключен к измерительному входу индикатора, а первый и второй входы соединены с выходами второго и третьего смесителей, 10