Устройство для измерения фазового сдвига Советский патент 1983 года по МПК G01R25/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения фазовых характеристик радиоустройств на высоких и сверхвысоких частотах. Известно двухканальное устройство для измерения разности фазовых характеристик высокочастотных и све високочастотных устройств, в которо для повышения точности измерений канал опорных колебаний выполнен оптическим tlj. Недостатком данного устройства является низкая точность измерения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство, содержащее два канала высокочастотный измерительный с исследуемым СВЧ элементом и оптический канал опорных колебаний, высоко частотный генератор, делитель мощности, первый вентиль, источник когерентного света, выполненный с модулирующим входом (например,полупроводниковый лазер с модуляцией смещением), где выполняется модуляция опорного сигнала светового излучения по интенсивности, оптически фазовращатель, оптический фазовый д тектор, выполненный в виде лавинного диода с фильтром нижних частот и индикатором на выходе, второй вентиль и согласующий элемент 2, Такое измерительное устройство обеспечивает возможность измерения фазовых характеристик различных СВЧ устройств в широкой полосе частот, однако имеет существенный недостато заключающийся в зависимости величин выходного сигнала не только от разн ти фаз колебаний, но и модуля коэффициента передачи исследуемого СВЧ элемента. Это обусловлено зависимос тью тока лавинного фотодиода от амплитуды действующего на нем высокочастотного напряжения, поступающего с исследуемого СВЧ элемента через согласующую цепь. Использование в измерительном канале регулируемого аттенюатора не позволяет существенно повысить точность измерений ибо При изменении затухания в высокочас тотных и сверхвысокочастотных аттенюаторах происходит изменение фазы высокочастотных колебаний из-за паразитных реактивностей, присутствую щих в схеме аттенюатора. Цель изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения фазового сдвига, содержащее высокочастотный генератор, соединенный с делителем мощности, к первому выход которого последовательно подсоедине ны первый вентиль и первый источник когерентного света с модулируюидим входом, оптически связанный 4..pi;-i оптический фазовращател. с входом фазового детектора, выполненного в виде лавинного фотодиода с фильтром нижних частот и индикатором на выходе, а к второму выходу делителя мощности подсоединен второй вентиль, соединенный с входной клеммой исследуемого СВЧ элемента, введен второй источник когерентного света, подключенный модулирующим входом к выходной клемме исследуемого СВЧ элемента, оптически связанный через оптический аттенюатор с входом фазового детектора. На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство содержит высокочастотный генератор 1, делитель 2 мощности, первый вентиль 3, первый источник 4 когерентного света-с модулирующим входом, оптический фазовращатель 5, фазовый детектор 6, выполненный в виде лавинного фотодиода, фильтр 7 нижних частот, индикатор 8, второй вентиль 9, исследуемый СВЧ элемент 10, второй источник 11 когерентного света с модулирующим входом, оптический аттенюатор 12. Устройство работает следующим образом. Высокочастотный сигнал от генератора 1 поступает на вход делителя 2 мощности. С первого выхода делителя 2 мощности высокочастотный сигнал через первый вентиль 3 поступает на источник 4 когерентного света и осуществляет модуляцию светового излучения по интенсивности опорными высокочастотными колебаниями. Источник 4 когерентного света генерирует высокостабнльный когерентный сигнал в оптическом диапазоне частот (луч света), который через оптический фазовращатель 5 поступает на вход фазового детектора б, выполненного в виде лавинного фотодиода. С второго выхода делителя 2 мощности высокочастотный сигнал через второй вентиль 9 и исследуемый СВЧ элемент 10 поступает на модулирующий вход второго источника 11 когерентного света, идентичного с источником 4, и также осуществляет модуляцию излучения по интенсивности колебаниями, прошедшими через исследуемый СВЧ элемент 10. Источник 11 когерентного света генерирует высокочастотный когерентный сигнал оптического диапазона (луч света), совпадающий по параметрам с сигналом источника 4, который через оптический аттенюатор 12 также поступает на фазовый детектор 6. Идентичные вентили 3 и 9 служат для развязки и уменьшения влияния отраженных волн. Фильтр 7 нижних частот служит для выделения в токе лавинного фотодиода составляющей, пропорциональной разности фаз между опорными колебаниями, которыми модулирован по интенсивности световой луч, генерируемый источником 4 в канале опорных колебаний, и колебаниями измерительного канала, которыми модулирован по интенсивности световой луч, генерируекый источником 11 когерентного излучения. Индикатор 8 служит для индицирования фазоразност ного сигнала, оптический фазовргицатель 5 служит для калибровки устройства, а оптический аттенюатор 12 для выравнивания интенсивности световых лучей источников 4 и 11 когерентного света. Ток лавинного фотодиода определиется действующим на нем напряжением Смещения и интенсивностью его освещенности, которая определяется световыми лучами, поступающими с оптического фазовращателя 5 и оптического аттенюатора 12. Интенсивность этих световых лучей, в соответствии со сказанным, изменяется в такт с опорными высокочастотными колебаниями измерительного канала, прошедшими через исследуемый СВЧ элемент 10 В результате.ток лавинного фотодиода содержит составляющую, пропорциональную разности фаз между кол баниями опорного и измеренного каналов. Эта составляющая выделяется. фильтром 7 нижних частот и индицируется на индикаторе 8. Использование второго источника 11 когерентного света и оптического аттенюатора 12 выгодно отличает предлагаемое устройство измерения фазы от известного, так как в нем уменьшается зависимость выходного сигнала устройства от модуля коэффициента передачи исследуемого СВЧ элемента. Это объясняется тем, что если в качестве источника когерентного светового излучения использовать инжекционные полупроводниковые лазеры, на которчле подается, постоянное напряжение смещения и модулирующие СВЧ колебания, то соответствующим выбором режима-работы можно обеспечить 100%-Hyip модуляцию светового излучения в измерительном и опорном каналах. Среднюю интенсивность светового излученияв измерительном и опорном каналах можно выравнять с помощью оптического аттенюатора, который не изменяет фазы ни оптического, ни , тем более, модулирующего это световое излучение СВЧ сигнала. В результате снижается ошибка измерения фазовых характеристик, что увеличивает сферу применения измерительного устройства, повышает его прецизионность и устраняет необходимость разработки ряда измерителей, имеющих близкие рабочие параметры.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА, содержащее высокочастотный генератор, соединенный с делителем мощности, к первому выходу которого последовательно подсоединены первый вентиль и первый источник когерентного света с модулирующим входом, оптически связанный через оптический фазовраьчатель с входом фазового детектора, выполненного в виде лавинного фотодиода с фильтром нижних частот и индикатором-на выходе, а к второму выходу делителя мощности подсоединен второй вентиль, соединенный с входной клеммой исследуемого СВЧ элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен второй источник когерентного света, подключенный модулирующим входом к выходной клемме исследуеi мого СВЧ элемента и оптически связанный через оптический аттенюатор (Л с входом фазового детектора. с: сх о 4