ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ СВЧ Российский патент 2007 года по МПК G01R21/04 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения мощности сверхвысоких частот (СВЧ).

Известно устройство для измерения малых уровней СВЧ мощности, описанное в книге М.И.Билько и др. Измерение мощности на СВЧ. М., Сов. Радио, 1976, с.65, содержащее последовательно соединенные термопреобразователь, электронный ключ, усилитель низких частот (УНЧ), фазовый детектор, усилитель постоянного тока (УПТ), выход которого является выходом устройства и генератор импульсов, два выхода которого подключены к входам управления электронного ключа и фазового детектора. Недостатком устройства является низкая чувствительность и пониженная точность измерения на малых уровнях СВЧ мощности.

Известен также измеритель мощности СВЧ, по патенту №2235336 G01R 21/04 RU, содержащий последовательно соединенные термопреобразователь, вход которого является входом устройства, первый электронный ключ и первый усилитель низких частот, а также первый полосовой фильтр, первый синхронный детектор, сумматор и усилитель постоянного тока, выход которого является выходом устройства, генератор импульсов, второй, третий и четвертый электронные ключи, соединенные параллельно по сигнальному входу с первым электронным ключом, последовательно соединенные второй усилитель низких частот, прямой вход которого соединен с выходом второго электронного ключа, а инверсный вход - с выходом четвертого электронного ключа, а также второй полосовой фильтр, второй синхронный детектор, выход которого соединен со вторым входом сумматора, причем прямой вход первого усилителя низких частот соединен с выходом первого электронного ключа, а инверсный вход - с выходом третьего электронного ключа, а также последовательно соединенные первый делитель частоты на два, второй делитель частоты на два, логический элемент И и сдвиговый регистр, четыре выхода которого подключены к управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого электронных ключей соответственно, а выход генератора импульсов соединен с тактовым входом сдвигового регистра и входом первого делителя частоты на два, второй вход логического элемента И соединен с выходом первого делителя частоты на два, третий и четвертый полосовые фильтры, входы которых соединены с первым и вторым выходами сдвигового регистра, а выходы - с вторыми входами первого и второго синхронных детекторов соответственно.

Недостатком устройства является низкая чувствительность и, как следствие, пониженная точность измерения на малых уровнях СВЧ мощности.

Наиболее близким аналогом является устройство, описанное в патенте №2235336 G01R 21/04.

Для увеличения чувствительности и точности измерения предложен измеритель мощности СВЧ, содержащий последовательно соединенные термопреобразователь, вход которого является входом устройства, первый электронный ключ и первый усилитель низких частот, а также первый полосовой фильтр, первый синхронный детектор, сумматор и усилитель постоянного тока, выход которого является выходом устройства, генератор импульсов, второй, третий и четвертый электронные ключи, соединенные по сигнальному входу параллельно с первым электронным ключом, второй усилитель низких частот, прямой вход которого соединен с выходом второго электронного ключа, а инверсный вход - с выходом четвертого электронного ключа, а также последовательно соединенные второй полосовой фильтр и второй синхронный детектор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, причем прямой вход первого усилителя низких частот соединен с выходом первого электронного ключа, а инверсный вход - с выходом третьего электронного ключа, а также последовательно соединенные первый делитель частоты на два, второй делитель частоты на два, логический элемент И и сдвиговый регистр, четыре выхода которого подключены к управляющим входами первого, второго, третьего и четвертого электронных ключей, а выход генератора импульсов соединен с тактовым входом сдвигового регистра и входом первого делителя частоты на два, второй вход логического элемента И соединен с выходом первого делителя частоты на два, третий и четвертый полосовые фильтры, входы которых соединены с первым и вторым выходами сдвигового регистра, а выходы - с вторыми входами первого и второго синхронных детекторов соответственно, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные первый логический элемент ИЛИ, пятый электронный ключ, выход которого соединен с входом первого полосового фильтра, а сигнальный вход с выходом первого усилителя низких частот, последовательно соединенные второй логический элемент ИЛИ и шестой электронный ключ, выход которого соединен с входом второго полосового фильтра, а сигнальный вход с выходом второго усилителя низких частот, причем первый и второй входы первого логического элемента ИЛИ соединены с первым и третьим выходами сдвигового регистра соответственно, а первый и второй входы второго логического элемента ИЛИ соединены с вторым и четвертым выходами сдвигового регистра соответственно.

На чертеже приведена схема устройства.

На ней изображены:

1 - термопреобразователь,

2, 3, 4, 5 - первый, второй, третий и четвертый электронные ключи соответственно,

6, 7 - первый и второй усилители низких частот соответственно,

8, 9, 10, 11 - первый, второй, третий и четвертый полосовые фильтры соответственно,

12, 13 - первый и второй синхронные детекторы соответственно,

14 - сумматор,

15 - УПТ,

16 - генератор импульсов,

17, 18 - первый и второй делители частоты на два соответственно,

19 - логический элемент И,

20 - сдвиговый регистр,

21, 22 - первый и второй логические элементы ИЛИ соответственно,

23, 24 - пятый и шестой электронные ключи соответственно.

Измеритель мощности СВЧ содержит: термопреобразователь 1, первый 2, второй 3, третий 4 и четвертый 5 электронные ключи, первый 6 и второй 7 УНЧ, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 полосовые фильтры, первый 12 и второй 13 синхронные детекторы, сумматор 14, УПТ 15, генератор импульсов 16, первый 17 и второй 18 делители частоты на два, логический элемент И 19, сдвиговый регистр 20, первый 21 и второй 22 логические элементы ИЛИ, пятый 23 и шестой 24 электронные ключи.

Измеритель мощности СВЧ работает следующим образом. Постоянное напряжение малого уровня с выхода термопреобразователя 1 поступает на сигнальные входы первого, второго, третьего и четвертого электронных ключей 2, 3, 4 и 5, на управляющие входы которых поступают импульсы с выходов сдвигового регистра 20 сдвинутые между собой на четвертую часть периода. На информационный вход сдвигового регистра 20 поступают импульсы с делителя частоты на четыре, образованного соединенными последовательно соединенными первым 18 и вторым 17 делителями частоты на два и логическим элементом И 19, а на тактовый вход - сигнал с выхода генератора импульсов 16. С выходов первого 2 и третьего 4 электронных ключей сигналы поступают на прямой и инверсный входы первого УНЧ 6, а с выходов второго 3 и четвертого 5 электронных ключей сигналы поступают на прямой и инверсный входы второго УНЧ 7 соответственно. При этом на выходах обоих УНЧ образуются усиленные двуполярные сигналы.

В моменты отсутствия импульсов на выходах первого УНЧ 6 и второго УНЧ 7 имеет место помеха, представляющая собой собственные шумы первого УНЧ 6 и второго УНЧ 7, что понижает чувствительность и точность измерителя СВЧ мощности. Для того, чтобы закрыть каналы усиления в момент отсутствия импульсов измеряемого сигнала, из импульсов сдвигового регистра 20, поступающих с выходов 1 и 3 (для канала первого УНЧ 6) и с выходов 3 и 4 (для канала второго УНЧ 7), с помощью первого 21 и второго 22 логических элементов ИЛИ формируются стробимпульсы, поступающие на управляющие входы пятого 23 и шестого 24 электронных ключей соответственно.

Затем сигналы поступают на входы первого 8 и второго 9 полосовых фильтров, предназначенных для преобразования импульсного сигнала в синусоидальный и очистки от помех, лежащих вне полосы полезного сигнала.

После этого сигналы синусоидальной формы преобразуются в постоянный ток в первом 12 и втором 13 синхронных детекторах и суммируются на сумматоре 14. УПТ 15 производит окончательное усиление сигнала постоянного тока до уровня, необходимого для работы индикаторного устройства.

Для получения опорных сигналов, действующих на вторых входах первого 12 и второго 13 синхронных детекторов, используются сигналы с первого и второго выходов сдвигового регистра 20 после преобразования в синусоидальное напряжение и очистки от паразитных шумов третьим 10 и четвертым 11 полосовыми фильтрами.

Таким образом, в результате уменьшения времени действия помехи в моменты отсутствия импульсов измеряемого сигнала, уменьшается энергия помехи с выходов первого УНЧ 6 и второго УНЧ 7. За счет этого получается выигрыш в отношении сигнал/шум и повышение чувствительности измерителя.

Это позволит при одном и том же уровне входного сигнала СВЧ повысить чувствительность устройства и значительно увеличить точность измерения при малых уровнях СВЧ мощности.

Все элементы устройства могут быть выполнены на стандартной элементной базе, и не имеют каких-либо особенностей.

Измеритель мощности СВЧ относится к радиоизмерительной технике и может быть использован в высокочувствительных измерителях мощности СВЧ. Сущность изобретения заключается в том, что для увеличения чувствительности и точности измерения в измеритель мощности СВЧ введены последовательно соединенные первый логический элемент ИЛИ, пятый электронный ключ, выход которого соединен с входом первого полосового фильтра, а сигнальный вход с выходом первого усилителя низких частот, последовательно соединенные второй логический элемент ИЛИ и шестой электронный ключ, выход которого соединен с входом второго полосового фильтра, а сигнальный вход с выходом второго усилителя низких частот, причем первый и второй входы первого логического элемента ИЛИ соединены с первым и третьим выходами сдвигового регистра соответственно, а первый и второй входы второго логического элемента ИЛИ соединены со вторым и четвертым выходами сдвигового регистра соответственно. 1 ил.

Измеритель мощности СВЧ, содержащий последовательно соединенные термопреобразователь, вход которого является входом устройства, первый электронный ключ и первый усилитель низких частот, а также первый полосовой фильтр, первый синхронный детектор, сумматор и усилитель постоянного тока, выход которого является выходом устройства, генератор импульсов, второй, третий и четвертый электронные ключи, соединенные по сигнальному входу параллельно с первым электронным ключом, второй усилитель низких частот, прямой вход которого соединен с выходом второго электронного ключа, а инверсный вход - с выходом четвертого электронного ключа, а также последовательно соединенные второй полосовой фильтр и второй синхронный детектор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, причем прямой вход первого усилителя низких частот соединен с выходом первого электронного ключа, а инверсный вход - с выходом третьего электронного ключа, а также последовательно соединенные первый делитель частоты на два, второй делитель частоты на два, логический элемент И и сдвиговый регистр, четыре выхода которого подключены к управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого электронных ключей соответственно, а выход генератора импульсов соединен с тактовым входом сдвигового регистра и входом первого делителя частоты на два, второй вход логического элемента И соединен с выходом первого делителя частоты на два, третий и четвертый полосовые фильтры, входы которых соединены с первым и вторым выходами сдвигового регистра, а выходы - с вторыми входами первого и второго синхронных детекторов соответственно, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные первый логический элемент ИЛИ, пятый электронный ключ, выход которого соединен с входом первого полосового фильтра, а сигнальный вход с выходом первого усилителя низких частот, последовательно соединенные второй логический элемент ИЛИ и шестой электронный ключ, выход которого соединен с входом второго полосового фильтра, а сигнальный вход с выходом второго усилителя низких частот, причем первый и второй входы первого логического элемента ИЛИ соединены с первым и третьим выходами сдвигового регистра соответственно, а первый и второй входы второго логического элемента ИЛИ соединены со вторым и четвертым выходами сдвигового регистра соответственно.