Измеритель параметров электромагнитной совместимости свч-усилителей
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматического измерения параметров электромагнитной совместимости СВЧ-приборов. Техническим результатом является уменьшение времени измерения. Устройство содержащее генератор сигнала, генератор помехи, направленный ответвитель, анализатор спектра и выходные клеммы для подключения измеряемого усилителя, снабжено двумя управляемыми аттенюаторами СВЧ, двумя преобразователями частота-напряжение, измерителем ослаблений, аналоговым ключом, блоком сравнения, блоком выделяемого полезного сигнала и блоком управления. 2 ил. 
Предлагаемый измеритель относится к специальной измерительной технике СВЧ и может быть использован для автоматического измерения параметров электромагнитной совместимости (ЭМС) СВЧ-приборов (коэффициентов блокирования, интермодуляции, перекрестных искажений).
Известна установка для измерения перекрестных искажений [1], содержащая два генератора с частотомерами, формирующие полезный сигнал и сигнал помехи. Оба генератора подключены через эквивалент антенны (например, направленный ответвитель) к приемнику (усилителю), выход которого через полосовой фильтр подключен к вольтметру. Измерения коэффициента перекрестных искажений производится вручную. Недостатком установки является низкая производительность измерения. Измерение относительного уровня спектральных составляющих (ОУСС) при измерении параметров ЭМС осуществляется многосигнальным методом с помощью измерителя, выбранного в качестве прототипа [2], состоящего из двух генераторов (генератор сигнала и генератор помехи), выходы которых соединены через эквивалент антенны (например, СВЧ-ответвитель) с входом измеряемого усилителя, а выход которого - с входом анализатора спектра.
Недостатком измерителя является то, что измерение коэффициента блокирования, уровня интермодуляционных помех и перекрестных искажений осуществляется путем визуального измерения ОУСС на экране ЭЛТ анализатора спектра с последующим вычислением по нижеуказанным формулам.
Целью настоящего изобретения является повышение производительности измерений параметров ЭМС усилителей СВЧ. Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом измерителе, содержащем генератор сигнала и генератор помехи, выходы которых подключены через направленный ответвитель к входу измеряемого усилителя, а его выход подключен к анализатору спектра, введены два управляемых аттенюатора СВЧ, два преобразователя частота-напряжение, измеритель ослабления, аналоговый ключ, схемы сравнения, схема выделения полезного сигнала и блок управления, причем оба идентичных управляемых СВЧ-аттенюатора последовательно включены между выходом указанного усилителя СВЧ и входом анализатора спектра, два преобразователя частота-напряжение, первый выход каждого из которых подключен к соответствующему управляющему входу указанных аттенюаторов СВЧ, вторые выходы преобразователей - к первому и второму входам измерителя ослаблений, первые входы преобразователей подключены к первому выходу блока управления, а вторые - к первому и второму выходам аналогового ключа, первый вход аналогового ключа и управляемый вход генератора помехи соединены со вторым выходом блока управления, второй вход аналогового ключа - с выходом схемы выделения полезного сигнала, а третий вход второго преобразователя частота-напряжение - с выходом схемы сравнения, первый вход схемы выделения полезного сигнала и вход схемы сравнения подключены к выходу видеосигнала анализатора спектра, а второй вход схемы выделения полезного сигнала к выходу синхроимпульса развертки анализатора спектра. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием управляемых СВЧ-аттенюаторов двух преобразователей частота-напряжение, схемы сравнения и выделения полезного сигнала, аналогового ключа, измерителя ослабления, блока управления, а также связей между блоками и узлами измерителя.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".
Сравнения заявляемого измерителя с другими к известными техническими решениями показывают, что использование анализатора спектра, направленного ответвителя, генераторов полезного сигнала и помехи для исследования ЭМС усилителей СВЧ широко известны [1-3]. Однако при введении в измеритель двух управляемых аттенюаторов, двух преобразователей, схем сравнения и выделения полезного сигнала, аналогового ключа, блока управления в указанной связи с остальными узлами и блоками заявляемого измерителя, в совокупности проявляют новые свойства, приводящие к повышению производительности измерения, а следовательно и настройки усилителей СВЧ по параметрам ЭМС. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию "существенные отличия".
На фиг.1 представлена блок-схема измерителя параметров ЭМС усилителей СВЧ, на фиг.2 - диаграммы управляющих импульсов.
Измеритель содержит генератор полезного сигнала 1 и генератор помехи 2, выходы которых подключены через направленный ответвитель 3 и последовательно соединенные измеряемый СВЧ-усилитель 4, два управляемые СВЧ-аттенюатора 5, 6 к входу анализатора спектра 7. Причем управляющие входы аттенюаторов подключены к соответствующим первым выходам преобразователей частота-напряжение 8 и 9. Вторые выходы указанных преобразователей подключены к первому и второму входам измерителя ослабления 10. Первые входы преобразователей соединены с первым выходом блока управления 11. Вторые входы преобразователей соединены с первым и вторым выходом аналогового ключа 12, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к управляемому входу генератора помехи 2 и второму выходу блока 11, выходу схемы выделения полезного сигнала 13, выходу схемы сравнения 14. Первый вход схемы 13 и вход схемы 14 подключены к выходу видеосигнала анализатора спектра 7, а второй вход схемы 13 - к выходу синхроимпульса развертки анализатора 7.
При измерении коэффициента перекрестных искажений измеритель работает следующим образом.
Коэффициент перекрестных искажений определяется по формуле [1]
где Umax.п, U max.c - максимальные амплитуды спектральных составляющих с частотой помехи и полезного сигнала соответственно на выходе усилителя СВЧ. Сигнал a1 (фиг.2) с блока управления сбрасывает в исходное состояние счетчик импульсов преобразователей 8 и 9, при этом напряжения г и в равны нулю, а ослабление управляемых аттенюаторов 5, 6, минимальное. Генераторы 1 и 2 включены и настроены на заданный выходной уровень сигнала, его частоту и глубину модуляции. На экране ЭЛТ анализатора спектра 7 формируется видеосигнал со спектральными составляющими (
фиг.2), возникающими в результате перекрестных искажений в СВЧ-усилителе 4. Работой аналогового ключа 12 управляет блок управления 11 или схема выделения полезного сигнала 13, состоящая из порогового элемента, счетчика и элементов совпадения. Импульс a2, а также импульсы, поступающие с выхода схемы 13, используются для подключения ключа 12 к входу счетчика преобразователя 8 или 9. При этом импульсы (б) поступают со схемы сравнения 14 на вход счетчиков этих преобразователей. Счетчики преобразователей 8 и 9 соединены с резистивной матрицей, например, типа R-2R, с весовым напряжением 
U(в, г) на выходе которой формируется ступенчато-нарастающее напряжение U8 или U9 синхронно с ростом числа импульсов (б), поступающих на вход счетчика, синхронно с напряжением развертки (a 4) анализатора спектра. С увеличением напряжения U 8 или U9 растут ослабления аттенюаторов 5 или 6, и, следовательно, уменьшается амплитуда импульсов видеосигнала анализатора спектра 7, поступающих на схему сравнения 14, выполненную на операционном усилителе. Если опорное напряжение сравнения U0 (фиг.2) выше напряжения видеосигнала, с выхода схемы сравнения не поступают импульсы на вход счетчика, и он останавливается, а на соответствующем входе измерителя ослаблений 10 фиксируется напряжение пропорциональное ослаблению 
дБ аттенюатора 5 или 6. Синхронизирующий импульс развертки анализатора спектра a3 используется для считывания информации со счетчика схемы 13 каждый период развертки анализатора a4, а также для формирования импульса a2 и 
с помощью триггера последнего разряда счетчика импульсов блока управления 11. Схема 13 работает следующим образом: видеосигнал поступает на вход порогового устройства, выполненного также на операционном усилителе, ограничивающее видеосигнал снизу на уровне U0, т.к при измерении перекрестных искажений измеряются только две спектральные составляющие видеосигнала с максимальной амплитудой. С порогового устройства составляющие импульсы спектральных составляющих поступают на вход счетчика импульсов, работающего в режиме запоминания только двух первых импульсов спектра. Триггеры счетчика соединены со схемами совпадения, синхронизируемых импульсом a3. Как только амплитуда видеосигнала уменьшится до амплитуды, при которой после ограничения снизу останется один импульс, на схеме совпадения синхронно с импульсом a3 формируется сигнал, переключающий аналоговый ключ 12. При этом, например, счетчик преобразователя 8 останавливается (фиксируется напряжение на измерителе 10 и ослабление 5 аттенюатора 5), а включается преобразователь 9. Одиночный импульс спектральной составляющей полезного сигнала, если его амплитуда выше других составляющих спектра, ослабленный на дБ поступает на вход счетчика преобразователя 9 со схемы 14 до момента, когда его амплитуда станет ниже установленного уровня сравнения U0. При этом на аттенюаторе 6 и измерителе 10 устанавливается ослабление дБ, равное коэффициенту перекрестных искажений в дБ. При линейной характеристике ослабления идентичных аттенюаторов 5, 6 в зависимости от тока управления, поступающего с преобразователей 8, 9 значение ослабления может отсчитываться по значению напряжений (токов) на их выходе, отсчитываемых измерителем 10.
При измерении коэффициента блокирования измеритель работает следующим образом. Коэффициент блокирования определяется по формуле [1]:
где Uc, Uп - амплитуды сигнала на выходе СВЧ-усилителя при отсутствии и наличии помехи на его входе соответственно. В первом полупериоде импульса a2 (фиг.2) измеритель работает аналогично измерению Kи, за исключением того, что выход схемы 13 отключается от аналогового ключа 12, а оба генератора (1, 2) включены и настроены на заданный режим измерения амплитуда, частота. Аналоговый ключ 12 переключается с аттенюатора 5 на аттенюатор 6, когда амплитуда полезного видеосигнала станет ниже заданного уровня U0. Во второй полупериод генератор блокирующей помехи отключается импульсом a2, при этом амплитуда полезного сигнала на выходе анализатора спектра возрастает и становится выше уровня U0. Поступающие при этом с выхода схемы 14 импульсы устанавливают ослабление аттенюатора 6 дБ, равное отношению 
в дБ.
При измерении коэффициента интермодуляции измеритель работает следующим образом. Коэффициент интермодуляции определяется по формуле [1]:
где Uи уровень радиопомехи на выходе усилителя СВЧ, возникающей в результате интермодуляции;
Uн - номинальный уровень сигнала на его выходе.
При этом в качестве генератора помехи 2 используют два генератора соединенных через СВЧ сумматор с вторичным каналом ответвителем 3, каждый из которых настраивают на частоты, не совпадающими с частотами основного или побочного канала усиления усилителя СВЧ, при этом уровни выходных сигналов помех устанавливают одинаковыми. Генератор 1 используется для определения уровня сигнала Uн. В первый полупериод импульса а2 включены два генератора помехи 2 (генератор 1 выключен инверсным импульсом 
) и импульса интермодуляционных помех U н устанавливают, как было описано ранее, на аттенюаторе 5 ослабление 5 дБ, при котором амплитуда помехи становится ниже уровня сравнения U0 схемы 14, во второй полупериод генератор 2 выключается и на вход усилителя 4 поступает полезный сигнал с генератора 1, на выходе анализатора формируется сигнал Uн. При этом ключ 12 включает аттенюатор 6, на котором устанавливается ослабление 6 дБ равное значению коэффициента интермодуляции в дБ.
В качестве генераторов 1 и 2 использовались генераторы качающейся частоты (ГКЧ) панорамных измерителей типа Р2-78, работающие в режиме ручной перестройки частоты, направленного ответвителя - ответвитель 3.564.340, усилителя - усилитель типа М42121-1, аттенюаторов 5, 6 - аттенюатор РЕМ3.564.178. Счетчики преобразователей 8, 9, блок управления 11, схема 13 выполнены на интегральных схемах
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Е.И.Егоров и др. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи. - М.: Радио и связь, 1986 г. - С.120-131, рис.4.11, 4.14.
2. Михайлов А.С. Измерение параметров ЭМС РЭС. - М.: Связь, 1980. - 200 с. рис.8.14 (прототип).
3. Мартынов В.А., Селихов Ю.И. Панорамные приемники и анализаторы спектра; под ред. Г.Д.Заверина. - 2-е изд., перераб и доп. - М.: Сов. радио, 1980, - С.337-340.
Формула изобретения
Измеритель параметров электромагнитной совместимости СВЧ-усилитель, содержащий генератор сигнала и генератор помехи, выходы которых соединены через направленный ответвитель с входными клеммами для подключения измеряемого усилителя, анализатор спектра и выходные клеммы для подключения измеряемого усилителя, отличающийся тем, что с целью уменьшения времени измерения, в него введены два управляемых аттенюатора СВЧ, два преобразователя частота-напряжение, измеритель ослаблений, аналоговый ключ, блок сравнения, блок выделения полезного сигнала и блок управления, при этом управляемые аттенюаторы соединены последовательно и включены между выходными клеммами для подключения измеряемого усилителя и входом анализатора спектра, первый выход каждого преобразователя частота-напряжение соединен с управляющим входом соответствующего управляемого аттенюатора СВЧ, второй выход - соответственно с первым и вторым входами измерителя ослабления, первые входы преобразователей частота-напряжение соединены с первым выходом блока управления, вторые входы - с первым и вторым выходами аналогового ключа, первый вход которого и управляемый вход генератора помехи соединены со вторым выходом блока управления, третий выход блока управления соединен с управляемым входом генератора сигнала, второй вход аналогового ключа - с выходом блока выделения полезного сигнала, третий вход аналогового ключа соединен с выходом блока сравнения, первый вход блока выделения полезного сигнала и вход блока сравнения соединены с выходом видеосигнала анализатора спектра, а второй вход блока выделения полезного сигнала - с выходом синхроимпульса развертки анализатора спектра и входом блока управления.
РИСУНКИ
