СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ И ОТНОШЕНИЯ УРОВНЕЙ СВЧ-СИГНАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК G01R27/06 G01R25/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерителях комплексных параметров СВЧ-цепей и сигналов.

Цель изобретения заключается в увеличении точности измерений.

На фиг. 1 представлена последовательность операций способа измерения разности фаз и отношения уровней СВЧ сигналов; на фиг. 2 вариант устройства, реализующего операции, производимые над опорным и измерительным сигналами.

Способ включает операции над опорным и измерительным сигналами: измерение и запоминание мощности опорного сигналов, суммирование опорного и измерительного сигналов синфазно, с дополнительными сдвигами фаз на -90^о, +90^о, 180^о, измерение и запоминание мощностей суммарных сигналов. Для учета регулярных неидеальностей операций над опорным и измерительными сигналами, вначале измерительного процесса их последовательно проводят (повторяют) над не менее чем четырьмя образцовыми парами опорного и измерительного сигналов с известными амплитудно-фазовыми соотношениями (АФС). Оптимальным можно считать использование пяти образцовых пар опорного и измерительного сигналов с АФС равными:
(b/a)₁=0, (b/a)₂=1, (b/a)₃=e, (b/a)₄=e^jπ, (b/a)₅=e
После проведения перечисленных операций над опорным и измерительным сигналами для их образцовых пар, вычисляют восемь действительных безразмерных коэффициентов А_i, B_i, численно учитывающих регулярные неидеальности производимых над опорным и измерительным сигналами операций путем решения системы линейных уравнений:
A_o+A+A+A=cos(ϕ_в-ϕ_a)_m
B_o+B+B+B= sin(ϕ_в-ϕ_a)_m где Р_о мощность опорного сигнала;
Р₁, Р₂, Р₃, Р₄ мощности суммарных сигналов, соответствующие сдвигам фаз на +90^о, 0^о, -90^о, 180^о;
(ϕ_в-ϕ_a)_m, разность фаз и отношение уровней образцовой m-й пары опорного и измерительного сигналов, соответственно (m 1,2,М,М ≥ 4).

При М > 4 систему решают методом наименьших квадратов. Идеально производимым операциям над опорным и измерительным сигналами соответствуют следующие значения коэффициентов:
А₀ 0; А₂ -0,25; А₃ 0; А₄ 0,25
В₀ 0; В₁ -0,25; В₂ 0; В₃ 0,25.

После расчета коэффициентов А_i, B_i перечисленные операции над опорным и измерительным сигналами проводят для их исследуемой пары и затем вычисляют их искомые АФС по цепочке формул:
X=A_o+A + A + A
Y=B_o+B + B + B
(ϕ_b-ϕ_a)_x arctg Y/x
=
Увеличение точности достигается с помощью учета регулярных неидеальностей производимых над опорным и измерительным сигналами операций и введением операций суммирования опорного и измерительного сигналов с дополнительным сдвигом фаз на 180^о, измерения и запоминания мощности суммарного сигнала, позволяющих минимизировать влияние главного источника погрешностей ошибок отсчета мощностей, на точность конечного результата.

Использование: в измерительной технике. Сущность изобретения: в способе измерения разности фаз и отношения уровней двух СВЧ-сигналов измеряют и запоминают мощность опорного сигнала, опорный и измерительный сигналы суммируют синфазно с дополнительными сдвигами фаз на -90° и +90°, измеряют и запоминают мощности суммарных сигналов, при этом опорный и измерительный сигналы суммируют с дополнительным сдвигом фаз на 180°, измеряют и запоминают мощность суммарного сигнала, перечисленные над опорным и измерительными сигналами операции последовательно проводят не менее чем над четырьмя парами образцовых опорного и измерительного сигналов с известными разностью фаз и отношением уровней, вычисляют действительные безразмерные коэффициенты A₁,B₁ учитывающие регулярные неидеальности производимых над опорным и измерительным сигналами операций путем решения соответствующей системы уравнений, причем операции с четырьмя парами образцовых сигналов проводят один раз в начале измерительного процесса и в дальнейшем не повторяют, перечисленные над опорным и измерительным сигналами операции повторяют над исследуемой парой сигналов и искомые разность фаз и отношение уровней вычисляют по соответствующим формулам. 2 ил.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ И ОТНОШЕНИЯ УРОВНЕЙ СВЧ-СИГНАЛОВ, основанный на измерении и запоминании мощности опорного сигнала, суммировании опорного сигнала с измерительным при фазовых сдвигах -90, 0 и 90^o, измерении и запоминании мощности суммарных сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно суммируют опорный и измерительный сигналы с фазовым сдвигом 180^o, измеряют и запоминают мощность суммарного сигнала, указанные операции повторяют не менее четырех раз для различных пар образцовых опорного и измерительного сигналов с известными разностью фаз и отношением уровней, вычисляют действительные безразмерные коэффициенты A_i и B_i по формулам


где P_о мощность опорного сигнала;
P₁, P₂, P₃, P₄ мощности суммарных сигналов, соответствующие сдвигам на 90, 0, -90, 180^o;
разность фаз и отношение уровней образцовой m-й пары опорного и измерительного сигналов соответственно (m 1, 2, M, M ≥ 4),
выполняют операции суммирования опорного и исследуемого измерительного сигналов при тех же значениях фазовых сдвигов, измеряют и запоминают мощность суммарного сигнала при каждом значении фазового сдвига, а искомые разность фаз и отношение уровней опорного и исследуемого измерительных сигналов вычисляют по формулам