РАДИОИМПУЛЬСНЫЙ АМПЛИФАЗОМЕТР Российский патент 1995 года по МПК G01R27/06 G01R25/00 

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

Цель изобретения заключается в увеличении точности измерений.

Радиоимпульсный фазометр содержит генератор 1 импульсных СВЧ-сигналов, синфазные делители 2 и 9, исследуемое устройство 3, направленный ответвитель 4, согласованную нагрузку 5, аттенюатор 6, фазовращатель 7, квадратурные ответвители 8, 10, 11, детекторы 13-17, усилители 18-22, аналого-цифровые преобразователи 24-28, регистры 30-34, формирователь импульсов 12, устройство синхронизации 23, дешифратор адреса 29 и вычислительно-индикаторный блок 35, который, в свою очередь, содержит: процессор, ОЗУ, ПЗУ, индикатор, переднюю панель, интерфейс индикатора, интерфейс передней панели, шину данных, шину адреса, шину управления с соответствующими стандартной архитектуре микроЭВМ функциональными взаимосвязями (см. чертеж).

Радиоимпульсный амплифазометр работает следующим образом.

С выхода генератора 1 радиоимпульсные сигналы поступают на вход делителя 2. С одного выхода делителя 2 сигнал поступает на вход исследуемого устройства 3, а с другого выхода на вход ответвителя 4. Измерительный сигнал с выхода исследуемого устройства 3 через последовательно соединенные аттенюатор 6 и фазовращатель 7 поступает на вход делителя 9. Опорный сигнал с выхода ответвителя 4 поступает на первый вход квадратурного ответвителя 8, второй вход которого нагружен на согласованную нагрузку 5. На входах детекторов 14-17 опорный и измерительный сигналы суммируются, причем благодаря делителю 9 и квадратурным ответвителям 8, 10, 11, суммирование происходит с дополнительными фазовыми сдвигами, приблизительно равными 180^о, 0^о, -90^о, +90^о соответственно. Опорный сигнал, ответвленный ответвителем 4 поступает на вход детектора 13. Продетектированные в детекторах 13-17 сигналы представляют собой видеоимпульсы, которые поступают на входы усилителей 18-22 соответственно, напряжения на выходах которых с учетом квадратичности характеристик детекторов соответственно равны:
P_o= U (1)
P_i= U+, (2) где U комплексная амплитуда сигнала на выходе генератора 1;
α _i комплексные коэффициенты передачи (ККП) цепей: генератор 1 усилители 18-22, минуя измеряемое устройство 3;
β_i ККП цепей: генератор 1 усилители 18-22, проходя измеряемое устройство 3;
ККП аттенюатора 6, фазовращателя 7, исследуемого устройства 3 соответственно.

Величины, определяемые равенствами (1) и (2), преобразуются в АЦП 24-28 в цифровой код и заносятся в регистры 30, 31-34. С выхода усилителя 18 опорного сигнала видеоимпульс поступает на вход формирователя 12 импульса синхронизации. Нужный момент отсчета относительно переднего фронта радиоимпульса обеспечивается задержкой синхроимпульса в устройстве 23 синхронизации. Величина задержки определяется оператором через вычислительно-индикаторный блок 35. Цифровой код, величина которого равна требуемой задержке, по шине данных вычислительно-индикаторного блока 35 поступает на входы данных устройства 23 синхронизации. Цифровые сигналы с выходов регистров 30-34 по сигналам с дешифратора 29 адреса заносятся в оперативное запоминающее устройство вычислительно-индикаторного блока 35 по его шине данных. Адресные входы дешифратора 29 адреса соединены с шиной адреса вычислительно-индикаторного блока 35, а управляющие к шине управления.

Сначала из амплифазометра устраняют измеряемое устройство 3. При этом ККП последнего равен К_х 1. Затем с помощью аттенюатора 6 и фазовращателя 7 последовательно устанавливают не менее четырех значений ослабления и фазового сдвига. Оптимальным, с точки зрения соотношения объема работ, производимых оператором и точностью калибровки амплифазометра, можно считать использование пяти амплитудно-фазовых соотношений ():
()₁=0 аттенюатор 6 вносит бесконечное ослабление, фазовращатель 7 в произвольном положении;
()₂= 1, ()₃= e ()₄= e^iπ, ()₅= e аттенюатор 6 вносит нулевое ослабление, а фазовращатель 7 находится в положениях, при которых он вносит фазовые сдвиги, равные 0^о, 90^о, 180^о, 270^о, соответственно.

После окончания калибровочных операций вычислительно-индикаторный блок 35 производит вычисление коэффициентов А_i, В_i путем решения систем линейных уравнений:
A_o+A+A+A=R_e()_m (3)
B_o+B+B+ B= I_m()_m (4) где m 1,2,3,4,5 номер установки фазовращателя 7 и аттенюатора 6.

Далее аттенюатор 6 и фазовращатель 7 устанавливают в положения, при которых они вносят нулевое ослабление и фазовый сдвиг (= 1), а в схему включается измеряемое устройство 3. Амплитуды видеосигналов на выходах усилителей 18-22 становятся равными:
P_oU|²α_o|² (5)
P_i= U+. (6)
Эти сигналы преобразуются в цифровой код и заносятся по шине данных в ОЗУ вычислительно-индикаторного блока 35.

На заключительном этапе в нем производится вычисление величин
X= Re A_o+A + A + A (7)
Y= IB_o+B + B + B (8)
ϕ_x arctg Y/x (9)
K_x= (10) после чего искомые аргументы у_х и модуль К_х выводятся на индикатор вычислительно-индикаторного блока 35 и считываются оператором.

Увеличение точности достигнуто оптимальной обработкой опорного и измерительного сигналов, позволяющей минимизировать влияние на точность конечного результата ошибок измерений мощности их суммарных сигналов.

Использование: в измерительной технике, а именно в измерителях комплексных параметров импульсных СВЧ-цепей и сигналов. Сущность изобретения: радиоимпульсный фазометр содержит генератор 1 импульсных СВЧ сигналов, синфазные делители 2, 9, исследуемое устройство 3, направленный ответвитель 4, согласованную нагрузку 5, аттенюатор 6, фазовращатель 7, квадратурные ответвители 8, 10, 11, пять детекторов 13 17, пять усилителей 18 22, пять аналого-цифровых преобразователей 24 27, 28, пять регистров 30 34, формирователь импульсов 12, устройство синхронизации 23, дешифратор адреса 29, вычислительно-индикаторный блок 35. 1-2-3-6-7-9-11-17-22- 28-34-35, 2-4-8-10-15-20-26-32-35, 4-13-18-24-30-35, 8-11-16-21-27-33-35, 9-10-14-19-25-31-35, 8-5, 18-12-23-29-35, 23-24, 23-25, 23-26, 23-27, 23-28, 29-30, 29-31, 29-32, 29-33, 29-34, 35-23. 1 ил.

РАДИОИМПУЛЬСНЫЙ АМПЛИФАЗОМЕТР, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, первый делитель и направленный ответвитель, первый детектор, первый усилитель, первый АЦП и первый регистр, последовательно соединенные аттенюатор, фазовращатель, второй делитель, первый квадратурный делитель, второй детектор, второй усилитель, второй АЦП и второй регистр, второй выход первого квадратурного ответвителя соединен с последовательно соединенными третьим детектором, третьим усилителем, третьим АЦП и третьим регистром, последовательно соединенные четвертый детектор, четвертый усилитель, четвертый АЦП и четвертый регистр, а также формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход с входом синхронизатора, выход синхронизатора соединен с тактовыми входами АЦП, вход данных с шиной данных вычислительно-индикаторного блока, дешифратор адреса, выходы которого соединены с управляющими входами регистров и синхронизатора, а адресные и управляющие входы с шиной адреса и шиной управления вычислительно-индикаторного блока, выходы регистров соединены с шиной данных вычислительно-индикаторного блока, при этом второй выход первого делителя является выходом, вход аттенюатора входом для подсоединения соответственно входа и выхода исследуемого четырехполюсника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные второй и третий квадратурные делители, пятый детектор, пятый усилитель, пятый АЦП и пятый регистр, при этом первый вход второго квадратурного ответвителя соединен с выходом направленного ответвителя, второй вход с введенной согласованной нагрузкой, а второй выход с вторым входом первого квадратурного ответвителя второй выход второго делителя соединен с вторым входом третьего квадратурного ответвителя, второй выход которого соединен с входом четвертого детектора, причем тактовый вход пятого АЦП соединен с выходом синхронизатора, управляющий вход пятого регистра с выходом дешифратора адреса, а выход подключен к шине данных вычислительно-индикаторного блока.