Устройство для измерения фазы

 

Союз Советсмик

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМ)(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31. 07. 80 (21) 2967334/18-21 с присоединением заявки М(23) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 R 25/00

Гоеударотееииый комитет

f53) У,П,К 621 ° 317.

° 772,088.8) ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.05,82. Бюллетень М18

Дата опубликования описания 15. 05. 82

Л.Н.Швецов, Д.А.Калиникос, А.П.Осипов и И.Ю.Пивоваров (72) Авторы изобретения с

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при фазовых измерениях в широкой полосе частот включая диапазон СВЧ, а также для оценки коэффициента передачи измеряемого элемента.

Известное устройство использующее двухканальный принцип измерения разности фаз, в котором опорная и измерительная падающие волны суммируясь, образуют стоячую волну и при изменении фазы одной из падающих волн происходит смещение минимума стоячей волны, которое определяется с помощью подвижной каретки El) .

Недостатком устройства является погрешность измерения за счет конечной направленности направленных ответвителей "празитной связи между каналами и за счет рассогласования измерительной линии между опорным и измерительным каналами.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения фазоеой .задержки в измерительном канале.Устройство состоит из последовательно

5 соединенных генератора прямоугольных импульсов, высокочастотного генератора, делителя мощности, высокочастотного четырехполюсника, фазового детектора и индикатора; при этом о ко второму выходу делителя мощности подключен через второй вентиль электрооптический модулятор, связывающий источник когерентного света через

1S оптический фазовращатель со вторым входом фазового детектора, причем фазовый детектор выполнен в виде фотоэлектронного умножителя .с высокочастотным резонатором. Импульсный высокочастотный сигнал с первого выхода делителя мощности через второй вентиль поступает в электрооптический модулятор опорного канала, а со второго выхода - в измерительный ка3 92824 нал, содержащий исследуемое устройство. За счет изменения плоскости поляризации светового луча в оптическом модуляторе сигнал оптического квантового генератора становится моду- 5 лированным по интенсивности опорными высокочастотными колебаниями. Этот модулированный световой сигнал через оптический фаэовращатель подается на оптический вход фотоэлектронного умно-l0 жителя с высокочастотным резонатором, а на его высокочастотный вход подается сигнал, прошедший через исследуемое устройство и первый вентиль.

На выходе фотоэлектронного умножителя f5 с высокочастотным резонатором образуется сигнал, пропорциональный фаэовому сдвигу между опорным и исследуемым сигналами, который регистрируется выходным прибором 1.2 3.

Недостатками рассматриваемого устройства являются относительно большие погрешности измерения фазового сдвига, обусловленные отражениями в высокочастотном канале из-эа неидеаль-25 ности первого вентиля, соединяющего выход исследуемого элемента с высокочастотным резонатором; необходимость использования дорогостоящих и достаточно сложных сверхвысокочастот- 30 ных фотоэлектронных. умножителей„работающих в сравнительно узких полосах частот; зависимость показаний индикаторного устройства от частоты, обусловленная частотными свойствами фотоэлектронного умножителя и перестраиваемого резонатора; погрешности эа счет разности амплитуд, поступающих на фазовый детектор сигналов из опорного и измерительного каналов. 10

Цель изобретения — повышение точности измерений фазы в широком диапазоне частот, 1

Цель достигается тем, что в устройство для измерения фазы, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, высокочастотный генератор,делитель мощности, высокочастотный элемент, первый вентиль, при этом ко второму выходу делителя мощ- 50 ности подключены последовательно второй вентиль и первый электрооптический модулятор, через который связан источник когерентного света с оптическим фазовращателем, а также фа- 55 зоэлектронный умножитель, выход которого подключен к индикатору, между оптическим фазовращателем и фотоэлектронным умножителем введен второй злектрооптический модулятор, связанный с выходом первого вентиля.

Злектрооптический модулятор выполнен в виде электрооптического кристалла с нанесенными на противоположные грани электродами.

На чертеже изображено устройство для измерения фазы.

Предлагаемое устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, высокочастотный генератор 2, делитель

3 мощности, исследуемый высокочастотный элемент 4, первый вентиль 5,второй электрооптический модулятор 6, фотоэлектронный умножитель 7, второй вентиль 8, источник 9 когерентного излучения, первый электрооптический модулятор 10, оптический фаэовращатель 11 и индикатор 12.

Устройство работает следующим образом, Генератор 1 импульсной прямоугольной формы осущестляет импульсную модуляцию сигнала высокочастотного генератора 2. Этот модулированный высо-, кочастотный сигнал подается на общий вход делителя 3 мощности, с первого выхода которого поступает через исследуемый элемент 4, первый вентиль

5, на второй электрооптический модулятор 6, а со второго выхода делителя 3 мощности через второй вентиль

8 - на первый электрооптический модулятор 10. При этом источник когерентного излучения 9 генерирует высокостабильный сигнал в оптическом диапазоне. частот (луч света), который последовательно проходит через первый электрооптический модулятор 10, оптический фаэовращатель 11, второй электрооптический модулятор 6 и попадает на оптический вход фотоэлектронного умножителя 7. Для регистрации результатов измерений используется выходной прибор - индикатор 12.

Вентили 5 и 8 служат для развязки и уменьшения влияния отраженных волн.

Первый электрооптический модулятор

10 осуществляет модуляцию по интенсивности светового излучения сигнала оптического квантового генератора высокочастотным сигналом. Иодулированный световой луч,проходя через оптический фазовращатель 11, попадает во второй электрооптический модулятор 6, управляемый высокочастотным сигналом с выхода измерительного карения фазы, позволяет уменьшить погрешность измерения фаз:. а уменьшения отражения от высокочастотного высокодобротного резонатора. Расширяется диапазон использования устройства по сравненйю с известным устройством, а также отпадает необходимость в использовании дорогостоящих и сложных высокочастотных фотоэлектронных умножителей. Упрощается измерение четырехполюсников с большими коэффициентами усиления или ослабления, поскольку используется оптический аттенюатор глубины модуляции. При измерении коэффициентов передачи усилителей с большими коэффициентами усиления исключается воз- . можность возбуждения каскада из-за отсутствия "паразитной" обработной связи через опорный оптический канал.

Изобретение предназначено для измерения как статистических, так и динамических фазовых сдвигов пассивных и активных устройств в высокочастотном диапазоне,но может быть с успехом использовано вплоть до нулевой частоты, а также для измерения временной задержки видеоимпульсов в исследуемом элементе. Кроме этого позволяет оценить коэффициенты передачи исследуемого четырехполюсника. Его применение позволяет повысить точность измерения в диапазоне СВЧ приблизительно на 30-504.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения фазы, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, высокочас; тотный генератор, делитель мощности, высокочастотный элемент, первый вентиль, при этом ко второму выходу делителя мощности подключены последовательно второй вентиль и первый электрооптический модулятор, через который связан источник когерентного света с оптическим фазовращателем, а также фотоэлектронный умножитель, выход которого подключен к индикатору, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью увеличения точности измерения фазы в широком диапазоне частот, между оптическим фазовращателем и фотоэлектронным умножителем введен второй электрооптический модулятор, связанный с выходом первого вентиля.

2. Устройство по п.1,- о т л и ч а ющее с я тем, что второй

5 9282ч8 б нала, который и производит демодуляцию светового луча. Поскольку электрооптический модулятор 10 изменяет интенсивность света, то при демодуляции во втором модуляторе в случае одинаковых модуляторов и подачи на них равных амплитуд высокочастотного сигнала в противофазе он приводит к полному исчезновению модуляции светового луча. Таким образом, в пред- 1О лагаемом варианте построения Устройства для измерения фазы второй электрооптический модулятор 6 выполняет роль фазового детектора, а фотоэлектронный умножитель 7 выполняет роль преобразователя оптического сигнала в электрический с последующим его усилением.

Для регистрации результатов измерения используется выходной прибор — 20 индикатор 12. Калибровка всего устройства при измерении фазы производится с помощью оптического фазовращателя 11. Выравнивание глубины модуляции светового луча первым и вторым электрооптическими модуляторами, обусловленной различными величинами амплитуд высокочастотного сигнала, подаваемых на модуляторы, осуществляется путем перемещения второго модулятора перпендикулярно лучу света второго модулятора 6, у которого ширина металлизации электрооптического кристалла уменьшается вдоль направления перемещения. В первого выхода делителя 3 мощности начинается измерительный канал, который идет до высокочастотного входа второго электрооптического модулятора 6 и включает в себя исследуемый высокочастотный @ элемент 4 и первый вентиль 5. Со второго выхода делителя 3 мощности начинается опорный канал, который заканчивается на оптическом входе второго электрооптического модулятора

6. Опорный канал содержит второй вентиль, первый электрооптический модулятор 10 и оптический фазовращатель 11. Для измерения коэффициентов передачи исследуемых элементов необходимо провести калибровку смещения второго электрооптического модулято1 ра перпендикулярно направлению светового луча при различных уровнях деления высокочастотной мощности, нап55 равляемой в измерительный и опорныи каналы.

Применение двух электрооптических модуляторов в устройстве для изме928248

Составитель С.Морозов

Техред M. Рейвес Корректор Н.Ввыдкая

Редактор Т.Парфенова

Заказ 3229/56 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 электрооптический модулятор выполнен в виде электрооптического кристалла с нанесенными на противоположные грани электродами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Стариков В.Д. Методы измерения на СВЧ с применением измерительных линий. "Советское радио", 1972, с. 119-120.

5 2. Авторское свидетельство СССР

Ю 720955, кл. С 01 R 25/02, 1980.