Измеритель фазовых сдвигов не-взаимных четырехполюсников

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Рес ублик

< >819738 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 170579 (21) 2764948/18-21 с присоединением заявки Ио . (23) Приоритет

Опубликовано 070481, Бюллетень Но 13

Дата опубликования описания 17 - 04 ° 81 (51)М. Кл.з

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР по деяам изобретений н открытий (53) УДК е21.З17. . 77 (088. 8).! и ::А: К:;Дудаль.-" 1! (72) Авторы изобретения

А, Ñ. Елизаров, В.Т. Ревин, В.И.Калинин и

Минский радиотехнический институт (71) Заявитель (54 ) ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ НЕВЗАИМНЫХ

ЧЕТЫРЕХПОЛГЗСНИКОВ

Изобретение относится к области

СВЧ измерительной техники и может быть использовано для измерения параметров линейных невэаимных четырехполюсников.

Известен автоматический измеритель невзаимного фазового сдвига четырехполюсников, содержащий генератор качающейся частоты, модуля тор, ферритовый вентиль, комбинированный двойной тройник, согласованную нагрузку, исследуемый четырехполюсник, два детектора, две схемы вычитания, усилитель отношения, синхронный детектор, усилитель постоянного тока, электроннолучевой индикатор, генератор пилообразного тока и генератор пилообразного напряжения (11 .

Однако в этом измерителе суще-, ствуют дополнительные погрешности измерения, обусловленные прежде всего неидентичностью параметров комбинированного двойного тройника и их зависимостью от величины измеряемого фазового сдвига. В процессе калибровки измерителя предусматривается включение в измерительный тракт калибровочного отрезка волновода вместо исследуемого четырехполюсника, что также ведет к увеличению погрешности и дополнительным затратам времени на измерение. Кроме того, измеритель не позволяет производить измерения прямого и обратного фазовых сдвигов.

Известен также измеритель фазовых сдвигов невэаимных четнрехполюсников, содержащий СВЧ-генератор. высокого уровня мощности, модулятор, первый и второй ферритовые вентили, делитель мощности, первый и второй направленные ответвители, ориентированные на волны, падающие на четырехполюсник, первый и второй направленные ответвители, ориенти.рованные на волны, прошедшие четырехполюсник, первый, второй, третий и четвертый высокочастотные пере -, ключатели, испытуемый невзаимный четырехполюсник, первый и второй тройники, квадратурный и противофазный восьмиполюсники, первый; второй, третий и четвертый безинерционные измерители мощности высокого уровня, первую, вторую, третью и четвертую согласованные нагрузки первую и вторую схемы вычитания, первый и второй синхронные детекторы, первый и второй индикаторы с нулем в середине

819738 шкалы ЭЛТ. Выход СВЧ-генератора высокого уровня мощности, вход которого подключен к выходу модулятора, подключен к входу делителя мощности, выходы которого через первый и второй ферритовые вентили, основные ,каналы первого, второго и четвертого, третьего направленных ответвлений подключены соответственно к первым фланцевым соединениям первого и второго высокочастотных переключателей; вторая пара фланцевых соединений которых-соединена с входом и выходом отрезка волновода, а третья пара - с клеммами для подключения исследуемого (невзаимного) четырехполюсника. Вторичные каналы первого, второго, третьего и четвертого направленных ответвителей подключены к вторым и третьим фланцевым соединениям третьего и четвертого высокочастотных переключателей, первые фланцевые соединения которых подключены к входам первого и второго тройников соответственно. Первый и второй входы квадрауурного (90О) и противофазного (180 ) восьмиполюсников подключены соответственно к первым и вторым выходам первого и второго тройников, а их первый и второй выходы подключены соответственно к входам первого, второго, третьего и четвертого.безинерционных измерителей мощности, один из выходов которых подключен к первой, второй, третьей и четвертой согласующим нагрузкам, а другой соответственно к входам первой и второй схем вычитания. Выходы схем вычитания подключены.к первым входам первого и второго синхронных детекторов, ко вторым входам которых подключен выход модулятора, и соответственно .к горизонтально и вертикально отклоняющим пластинам ЭЛТ. Выходы первого и второго синхронных детекторов .подключены к входам первого и второго индикаторов с нулем в середине шкалы (2 .

Однако в этом измерителе существуют дополнительные погрешности измерения фазовых сдвигов, причиной которых является наличие в кольцевом тракте двух одновременно существующих и противоположно направленных СВЧ-волн, а также неидентичность синхронных детекторов и индикаторов с нулем в середине шкалы. Наличие в измерительном тракте механических высокочастотных переключателей увеличивает трудоемкость измерения прямого, обратного и невэаимного фазовых сдвигов. Кроме того, измеритель не позволяет производить панорамное вос- произведение фазовых сдвигов в диапазоне частот.

Целью настоящего изобретения явля. ется повышение точности измерения

ЗО

55 фазовых сдвигов и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения панорамного воспроиэведения фазовых сдвигов в диапазоне частот.

Эта цель достигается тем, что в измеритель фазовых сдвигов невзаимных четырехполюсников, содержащий делитель мощности, первый и второй ферритовые вентили, выходы которых через основные каналы соответственно первого, второго, третьего и четвертого, направленных ответвлений подключены к первым фланцевым соединениям первого и второго высокочастотных переключателей, вторая пара фланцевых соединений которых соединена с входом и выходом отрезков волновода, а третья пара — с клеммами для подключения исследуемого невзаимного четырехполюсника, квадратурный и противофаэный восьмиполюсники, входы которых подключены к выходам первого и второго тройников, первый и второй вычитатели, выходы которых подсоединены соответственно к вертикально и горизонтально отклоняющим пластинам ЭЛТ, синхронный детектор, соединенный входом с выходом модулятора, а выходом — с индикатором, введены генератор качающейся частоты, первый и второй управляемые аттенюаторы, первый и второй управляемые СВЧ-переключатели, первый, второй, третий и четвертый детекто-. ры, управляемый)цвухканальный электронный коммутатор. Вход генератора качающейся частоты подключен к выходу модулятора, а выход — к входу делителя мощности. Входы управляемых аттенюаторов соединены с выходами делителя мощности, а выходы — соответственно с входами ферритовых вентилей. Первые входы первого и второго управляемых СВЧ-переключателей подключены к вторичным каналам первого и третьего направленных ответвлений, вторые входы — к вторичным каналам второго и четвертого направленных ответвлений, а их выходы — соответственно к входам первого и второго тройников.

Входы первого, второго, третьего и четвертого детекторов под слючены к выходам квадратурного и про.тивофаэного восьмиполюсников, а их выходы — к первому и второму вычитателям. Входы управляемого двухканального электронного коммутатора подключены к выходам первого и второго вычитателей, а выход— к входу синхронного детектора.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого измерителя.

Устройство содержит генератор качающейся частоты 1, блок управления 2, модулятор 3, делитель мощности 4, первый 5 и второй 6 управляемые аттенюаторы, первый 7 и вто819738 рой 8 ферритовые вентили, первый 9 второй 11, третий 12 и четвертый

10 направленные ответвители, первый

13 и второй 14 СВЧ-переключатели, отрезок волновода 15, исследуемый невзаимный четырехполюсник 16, первый 17 и второй 18 управляемые

СВЧ-переключатели, первый 19 и второй 20 тройники, квадратурный (90о)

21 и противофазный (180 ) 22 восьмиполюсники, первый 23, второй 24, тре- 1О тий 25 и четвертый 26 детекторы, первый 27 и второй 28 вычитатели, управляемый двухканальный электронный коммутатор 29, синхронный детектор

30, индикатор с нулем в середине шкалы 31 и ЭЛТ 32. 15

Измеритель работает следующим образом.

В режиме калибровки переключатели 13, 14 устанавливают в положение а и а, генератор качающейся часто- 20 ты -1 и блок управления 2 переводят в ручной режим работы. При этом частоту СВЧ-сигнала устанавливают равной средней. рабочей частоте исследуемого четырехполюсника 16, а блок 75 управления 2 устанавливают в такое положение, при котором аттенюатор

5 включен, а аттенюатор 6 выключен.

К входам тройников 19, 20 соответственно подключены выходы вторичных каналов направленных ответвителей

9 и 12, к входу синхронного детектора 30 - выход одного из вычитателей 27, 28. При таком состоянии измерителя СВЧ-сигнал поступает от генератора 1 на вход делителя мощности 4, где распределяется поровну между двумя каналами. При этом сигнал со второго выхода поглощается аттенюатором 6 и дальше в измерительный трак2! не поступает. Пря- 40 мая парЦиональная СВЧ-волна с первого выхода делителя мощности 4 проходит последовательно через аттенюатор Ь, фферитовый вентиль

7, основные каналы ответвителей 45

9, 11, переключатель 13, отрезок волновода 15, переключатель 14, основные каналы ответвителей 12, 10 и поглощается вентилем 8. (3) (4)

5 а на входах вычитателя 28 — выдеосигналы

Ок 06-Uà=2АВ sinс(!> (7) U„=U>-0ь=2АВ cos(p (8) 50

При этом на выходак вторичных каналов ответвителей 9, 12 появляются

СВЧ-сигналы, пропорциональные фазе сигнала на входе и выходе калибро ночного отрезка волновода 15 (11 (2) 0Л =А s inst, 0 В s i о (Mt+(p}, где А, В - амплитуды сигналов на входе и выходе калибровочного канала d0 соответственно, которые через тройники 19, 20 подаются на входы противофазного (180О) и квадратурного (90 ) восьмиполюсников 21 и 22. При квадратичной характеристике детек- б5 торов 23-26 на входах ьычитателя

27 появятся видеосигналы

2 Л 2

О!!= гА +-, В -AÂ sing

U8 - =— А + — В +А В s i n (p г г

z z 1

1 2 Л 2

0 = — А + > 8 -АВ cost((5)

0 =" А + — "В +АВ cosy. (6) На вход синхронного детектора 30 херез коммутатор 29 с выхода вычита" теля 27 будет подаваться видеосигнал а с выхода схемы вычитания 28 — видео. сигнал

Регулировкой фазовых характеристик вычитателей 27, 28 индикатор

31 устанавливается на 0 .

Калибровка измерителя для измерения!(!О производится аналогично. При этом переключатели 17, 18 переводятся в положение а -б соответственно.

При калибровке измерителя для измерения Аф переключатели 17, 18 устанавливаются в положения а и б.

В этом случае на входы тройников

19 и 20 подаются сигналы с выходов ответвителей 11 и 12.

На этапе измерения переключатели

13, 14 устанавливаются в положение ! б-б, а генератор 1 и блок управления 2 переводятся в автоматический режим.

При этом блок управления 2 начинает вырабатывать управляющие импульсы типа "меандр" с частотой следования „ Соотношение — =П

Рипр (9)

"км где F!c — частота качания генератора, определяет число точек измерения в пределах полосы качания. На экране ЭЛТ 32 луч будет очерчивать три линии, первая из которых будет представлять в полярных координатах зависимость q zp вторая — зависимость уоБр, а третья — зависимость

Ь!р от частоты СВЧ-генератора. Очевидно, что в те моменты времени, когда СВЧ-сигнал поступает в измерительный тракт через аттенюатор 5, на входе синхронного детектора 30 будет сигнал, определяемый выражениями (7) и (8) в зависимости от положения коммутатора 29, и пропор" циональныйф np . -Постоянное напряжение с выхода детектора 30 поступает на индикатор 31, причем при подаче видеосигнала, например, с вычитателя 27 на вход детектора 30 инднa(аTор 3. >5удет служи ь для ОT счета измеряемого фазового сдвига, а при подаче видеосигнала с выхода вычитателя 28 — для исключения неоднозначности отсчета при измерении с > в пределах 0-ЗбО .

В те моменты времени, когда

СВЧ-сигнал поступает в измерительный тракт через аттенюатор б на входе детектора 30 будет напряжение, пропорциональное yI>» .

Когда СВЧ-сигнал поступает в измерительный тракт через оба аттенюатора 5, б> на входе детектора 30 будет видеосигнал, пропорциональный >>ф.

В случае запитки кольцевого тракта со стороны аттенюаторов 5 и б, например, при измерении (дР, в ответвители 9, 12, вследствие их конечной направленности попадает часть

СВЧ-сигнала обратной волны, а в ответвитель 12 кроме того попадает 2О часть СВЧ-сигнала обратной волны, отраженной от выхода четырехполюсника . Поэтому при измерениид„ и,> возникает до- . полнительная погрешность,, которая в заявляемом измерителе исключена за счет, 25 наличия в измерительном тракте только одной парциальной волны.

Таким образом, технико-экономические преимущества заявляемого устройства по сравнению с прототипом заключаются в следующем.

Предлагаемый измеритель имеет более высокую точность измерения (p»p и которая достигается, во-первых, за счет временного разделения каналов парциальных волн в кольцевом трак- 5 те, во-вторых, за счет применения одного синхронного детектора и индикатора с нулем в середине шкалы.

Общая трудоемкость измерения уменьшается за счет возможности одновре- 40 менного последовательного контроля напр orpи V .

Предлагаемый измеритель позволяет получить панорамное воспроизведение ф >Р,ф >ьР и л (I> в полосе частот за счет применения генератора качающейся частоты.

Формула изобретения

Измеритель фазовых сдвигов невзаимных четырехполюсников, содержащий делитель мощности, первый и второй ферритовые вентили, выходы кото рых через основные каналы соответ ственно первого, второго, третьего и четвертого направленных ответвителей подключены к первь>м. фланцевым соединениям первого и второго высокочастотных переключателей, 6О н вторая пара фланцевых соединений которых соединена с входой и выходом отрезка волновода, а третья паpa — с клеммами подключения исследуемого невзаимного четырехполюсника, квадратурный и противофазный восьмиполюсники, входы которых подключены к выходам первого и второго тройников, первый и второй вычитатели, выходы которых подсоединены соответственно к горизонтально и вертикально отклоняющим пластинам электроннолучевой трубки, синхронный детектор, соединенный входом с выходом модулятора, а выходом — с индикатором, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения фазовых сдвигов и расширения функциональных возможностей эа счет обеспечения возможности панорамного воспроизведения фазовых сдвигов в полосе частот, введены генератор качающейся частоты, первый и второй управляемые аттенюаторы, первый и второй управляемые СВЧ-переключатели, первый, второй, третий и четвертый детекторы и управляемый двухканальный электронный коммутатор, причем вход генератора качающейся частоты подключен к выходу модулятора, а выход— к входу делителя мощности, входы управляемых аттенюаторов соединены с выходами делителя мощности, а выходы †.соответственно с входами ферритовых вентилей, первые входы первого и второго управляемых СВЧ-переключателей подключены к вторичным каналам первого и третьего направленных ответвителей, вторые входы — к вторичным каналам второго и четвертого направленных ответвителей, а их выходы — соответственно к входам первого и второго тройников, выходы квадратурного и противофазного Boch миполюсников подключены соответстве но к входам первого, второго, третьего и четвертого детекторов, выходы которых подсоединены к первому и второму вычитателям, входы управляемого двухканального электронного коммутатора подключены к выходам первого и второго вычитателей, а выход — к входу синхронного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1a HB cB A.Ñ. Автоматизация измерений параметров линейных невзаимных СВЧ-четырехполюсников.

М., "Советское радио", 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 363043, кл. G 01 R 25/00; 1973 (прототип).

819738

379 Тираж 73 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Филиал ППП ".Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н.Медведева

Редактор Л.утехина Техред М.Табакович Корректор F..Pcmrco