Устройство для измерения ослабления СВЧ четырехполюсников Советский патент 1983 года по МПК G01R27/32 G01R27/28 

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения больших ослаблений четырехполюсников в СВЧ диапазоне, в частности для измерения пространст венной развязки между передающими и приемными антеннами. Известен измеритель больших ослаб лений,, построенный по двухгенераторной схеме .1 . Недостатком этого устройства является ограниченный динамический диапазон, низкая точность измерений, использование сложйых схем автрподстройки частоты, большие габариты и масса( 280 кг) ч® позволяю щие его использовать в полевых усло вия х. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения за тухания и фазового сдвига, содержащее генератор .СВЧ-сигналов, делител мощности, блок сдвига частоты, исследуемый СВЧ-тракт, смеситель, уси литель промежуточной частоты, детек тор, фазовращатель, блок управления индикатор, аттенюатор и фазочувствительный преобразователь 2. Недостатком данного устройства .является отграниченный динамический . диапазон, обусловленный наличием зн чиteльныx шумов смесителя и-недоста точным подавлением частоты сигнала несущей в блоке сдвига частоты. Влияние величины подавления си i- нала несущей проявляется в том, что даже в случае высокой линейности пре образования амплитуда сигнала на вы ходе смесителя зависит от разности фаз между сигналами, поступающими, на гетеродинный и сигнальный входы смесителя. Эта зависимость исчезает только при полном подавлении остатка сигнала несущей в блоке сдвига частоты, чего добиться чрезвычайно трудно. Для подавления сигнала несу щей применена сложная механическая конструкция непрерывного фазовращателя, что для измеряемых величин ос лаблений в диапазоне (0-80 дБ) позв лило практически избавиться от -влияния разности фаз между сигналами, поступающими на г етеррдинный. и сигнальный входы смесителя. Однако при расширении динамичес кого диапазона измеряемых ослаблени на вход смесителя поступают сверхслабые сигналы (на уровне минус 150 дБ/15т) , при этом линейность пре образования нарушается. В результате этого вновь поя вляется зависимость амплитуды сигнала на выходе смесителя от разности фаз подаваемых на него сигналов, что приводит к- неоднозначности измерений. Цель изобретения - расшире.ние динамического диапазона измеряемых ослаблений. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения ослаблений СВЧ-четырехполюсников, содержащее формирователь сигнала управления, эталонный аттенюатор, последовательно соединенные, генератор СВЧ-сигналов и делитель мощности, один из выходов которого соединен с входом фазовращателя, управляемый от генератора пилообразного напряжения блок сдвига частоты, последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточной частоты, детектор и индикатор, введены два переключателя, генератор пиjgooбpaзнoгo.тoкa и дифференц1(1рую.щая цепь, при этом второй выход делителя мощности через блок сдвига частоты соединен с входом первого переключателя, первый выход которого подключен к первому входному зажиму устройства, а второй выход через эталонный аттенюатор соединен с первым входом второго переключателя, второй вход которого подключен к второму входному зажиму устройства, а выход- к одному из входов смесителя, второй вход последнего соединен с вы.ходом фазовращателя, управляющий вход которого через генератор пилообразного тока соединен с выходом формирователя сигнала управления, входом соединенного через дифференцирующую цепь с выходом упомянутого детектора. .. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1 СВЧ-сигналов, делитель 2 мощности, фазовращатель 3, генератор k пилообразного тока, балансный смеситель, 5, бл9К 6 сдвига частоты, генератор 7 пилообразного напряжения, первый переключатель 8, исследуемый СВЧтракт 9, эталонный аттенюатор 10, второй Электромагнитный переключатель 11, усилитель 12 промежуточной частоты, узкополосный кварцевый фильтр 13, детектор 1Ц, индикатор 15, дифференцирующую цепь 16, формирователь 17 сигнала управления, и входные зажимы 18 и 19 устройства. Устройство работает следующим об разом. СВЧ-сигнал от генератора 1 через первый выход делителя 2 мощности и корректирующий фазовращатель 3, Управляемый генератором k пилообразного тока, поступает на гетеродинный вход балансного смесителя 5. Одновременно сигнал чеоез второй вы ход делителя 2 мощности.блок 6. сдвига частоты, управляемый генератором 7пилообразного напряжения, формирующим частоту сдвига, электромагнит-. ный переключатель 8, исследуемый че тырехполюснк 9 и электромагнитный переключатель 11. поступает на сигнальный вход балансного смесителя 5 8результате на выходе балансного смесителя 5 образуется разностная частота, равная по величине частоте сдвига. На эту частоту настроен узкополосный кварцевый фильтр 13. усилителя 12 промежуточной частоты. Выделенный сигнал детектируется де- . тектором lit и фиксируется индикатором 15. С помощью генератора пилообразного тока производится перестройка фазы сигнала в цепи коррек-. тирующего фазовращателя О до 36О. За счет этого происходит непрерывное изменение уровня сигнала на. выходе детектора It. В момент перехода уровня сигнала через максимальное значение, за которым начинается резкий- спад уровня сигнала, на выходе дифференцирующей цепи 16 образуется отрицательный импульс, кото рый преобразуется в формирователе 17 в управляющий сигнал, останЗ вливающи перестройку генератора 4 пилообразно го тока.- На индикаторе 15 при этом будет зафиксирована вели1 на сигнала поступающего с выхода детектора 14. С помощью Электромагнитных переключателей 8 и 11 вместо исследуемог четырехполюсника подключается эталонный аттенюатор 10, с которым проводят измерения. Изменяя величину ос лабления аттенюатора 10, регулируют уровень сигнала до тех пор, пока он не совпадет с уровнем сигнала, зарегистрированного в предадущем измережи, когда в измерительной тракт был включен исследуемый четырехполюсник Величина ослабления в любой точке измеряемого диапазона отсчитывается, по шкале эталонногоаттенюатора 10. 754 В качестве блока сдвига частоты при-; менена ЛБВ, модулировайная по спирали с помощью кварцевого генератора пилообразного напряжения. Амплитуда разностной частоты на выходе балансного смесителя может быть определена из математического выражения Аег-К.и.и, . -2. д с-цтсгде К коэффициент передачи сМеси.теля;амплитуда сигнала на сигнальном входе смесителя/ Uj. - амплитуда сигнала на гетеродинном входе смесителя девиацияфазы при осуществлении модуляции ЛБВ по спир али, Ч - сдвиг фаз между сигналами на гетеродинном и сигнальных входдх смесителя. При этом максимальная амплитуда «.упсщсигнапа будет иметь место при -К и и И-1Гс/1) 47С УЛОХ д г1г/а й. Минимальная амплитудасигнала будет иметь место , Sivi i,u 4-23t/2) 2.4 ASIvy,i --KcUcoJro AVp-2r7 :|2 хЧч-2ДС Зависимость Ч исчезает только при идеальном подавлении несущей в. блоке 6 сдвига, когда величина . дцьггг. Тогда fiivnin ft.wox В случае линейности преобразования и неполного подавления остатка несущей максимальная амплитуда выходного сигнала смесителя будет наблюдаться при разности фаз между сигналаки на гетеродинном и сигнальном входах смесителя равном 90, а минимальная - при О. ., При приеме сверхслабых сигналов и елинейности преобразования разность ежду максимальной и минимальной ам.плитудой сигнала на выходе смесителя езко возрастает, С помощью корректирующего фазоращателя имеется возможность добитья автоматическиодной и той же разОсти фаз, как при прохождении сигала через исследуе |й четырехполюс5,-10105754

ник, так и при прохождении его черезПредлагаемое устройство обеспечиэталонный аттенюатор, мто позволяетвает измерение ослабления в динамичесс большой томностью сравнивать поте- .ком диапазоне до TfO дБ с погрешнори этих четырехполюсников. ;тью±1,0 дБ,

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОСЛАБЛЕНИЯ СВЧ-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащее формирователь сигнала управления, эталонный аттенюйтор, последовательно соединенные .генератор СВЧсигналов и делитель мощности, один из выходов которого соединен с входом фазовращателя, управпяешй от генератора пилообразного напряжения блок сдвига частоты, последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточной ь астоты, детектор и индикатор, отли чающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерений, в него введены два переключателя, генератор гмлообразного тока и дифференцирующая цепь, при этом второй выход делителя мощнос-w через блок сдвига частоты соединен с входом первого переключателя, первый выход которого подключен к первоку входному зажиму устройства, а второй выход через эталонный аттенюатор соединен с первым входом второго переключателя, второй вход которого подключен к второму входному зажиму устройства, а выходк одному из входов сКюсителя, второй г вход последнего соединен с выходом фазовращателя, управляющий вход которого через генератор пилообразного тока соединен с выходом формирователя сигнала управления, входом сое- /у ненного через дифференцирующую цепь с выходом упомянутого детектора.