Устройство для измерения амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик четырехполюсника Советский патент 1984 года по МПК G01R27/28 

1 :л

:о :л Изобретение относится к измерительной технике. По основному авт.св. № 918890 известно устройство для измерения амплитудно-частотной и фаэочастотной характеристик четырехполюсников содержащее два генератора качающейся частоты, блок управления генераторами, исследуемый четырехполюсник с преобразованием частоты, смеситель фазовой автоподстройки частоты, блок фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), смесители промежуто ной частоты измерительного и опорного каналов, генератор промежуточных частот, фазовый детектор, двухканальный амплитудно-фазовый индикатор и дополнительный смеситель ij . Недостатком этого устройства является невозможность измерений абсолютного значения коэффициента передачи четырехполюсника с преобразо ванием частоты, который характеризу ется величиной потерь мощности при преобразовании частоты в смесителях устройства, определяемой из следующего математического выражения(11 L-npр„ ) где Р - мощность сигнала промежуточной (преобразованной) частоты на выходе четырех полюсника с преобразовани частоты; Рр - мощность сигнала на входе четьтрехполюсника с преобразованием частоты. Для того, чтобы определить вели чину потерь Lnp необходимо измерить абсолютные величины мощностей на . входе и выходе исследуемого четырех полюсника с преобразованием частоты что в известном устройстве не предусмотрено. Такие измерения могли бы быть выполнены с помощью измерителя, мощности типа М3-21а и по формуле 1 вычислена абсолютная вели- } чина коэффициента передачи в любой частотной точке рабочего диапазона устройства, что значительно увеличивает время измерений. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей; устройства за счет измерения коэффи циента передачи четырехполюсника с преобразованием частоты. Цель достигается тем, что в устройство для измерения амплитудночастотной и фазочастотной характери тик четырехполюсника, содержащее дв генератора качающейся частоты, выхо первого из которых соединен с из входов смесителя ФАПЧ, второй вх которого подключен к выходу второз о генератора качающейся частоты и к второй входной клемме устройства, управляющие входы генераторов качающейся частоты соединены с выходсм блока управления генераторами и с управляющими входами генератора промежуточной частоты и двухканального амплитудно-фазового индикатора, сигнальный вход смесителя промежуточной частоты измерительного канала соединен с входной клеммой устройства, а опорный вход - с опорным входом смесителя промежуточной частоты опорного канала, с одним из выходов генератора промежуточной частоты и с опорным входом дополнительного смесителя, сигнальны вход которого подключен и к выходу смесителя ФАПЧ и-к первому входу блока ФАПЧ, выход последнего соединен с вторым управляющим входом первого генератора качающейся частоты, а второй вход - с сигнальным входом смесителя промежуточной частоты опорного канала и с вторым выходом генератора промежуточной частоты, выход смесителя промежуточной частоты измерительного канала соединен с первым входом двухканального амплитудно-фазового индикатора, второй вход которого подключен к выходу смесителя промежуточной частоты опорного канала, выход дополнительного смесителя соединен с одним из входов фазового детектора, второй вход которого подключен к третьему выходу генератора промежуточной частоты, а выход фазового детектора соединен с третьим управляющим входом первого генератора качающейся частоты, введены элемент сравнения и управляемый аттенюатор, при этом последний включен между выходом первого генератора качающейся частоты и первой входной клеммой устрбйства, соединенной с одним из входов элемента сравнения, второй вход которой подключен к сигнальному входу смесителя промежуточной частоты опорного канала, а выход элемента сравнения соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора. На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик четырехполюсника. Устройство содержит генераторы 1 и 2 качающейся частоты, блок 3 управления генераторами, управляемый аттенюатор 4, элемент 5 сравнения, смеситель 6 ФАПЧ, исследуемый четырехполюсник 7 с преобразованием частоты, генератор 8 промежуточной частоты, блок 9 ФАПЧ, фазовый детектор 10, смесители 11 и 12 промежуточной частоты измерительного и опорного каналов, двухканальный амплитудно-фазовый индикатор 13, дополнительный смеситель 14, первая и вторая входные клеммы 15 к 16 устройства и входная клемма 17 устройства, которые соединены следующим образом: выход первого генератора 1 качающейся частоты через управляемый аттенюатор 4, сигнальный вход исследуемого четырехполюсника 7 и смеситель 11 промежуточной частоты измерительного канала соединен с одним из входов индикатора 13, второй вход которого соединен с выходом смесителя 12 про межуточной частоты опорного канала, выход управляемого аттенюатора 4 со единен с одним из входов 5 сравнения, второй вход которого соединен с сигнальным входом смесителя 12 промежуто ной частоты опорного канал а. Выход эле мента 5 сравнения соединен с входом управления управляемого аттенюатора 4 . Выход второго генератора 2 качаю щейся частоты соединен с второй вхо ной клеммой 16 устройства (гетеродинный вход исследуемого четырехпол юсника 7 с преобразованием частоты) и с одним из входов смесителя 6 ФАПЧ ;вход которого присоединен к выходу первого генератора 1 качающейся час тоты. .Выход смесителя 6 ФАПЧ соединен с вторыми входами блока 9 ФАПЧ и допол нительного смесителя 14, Блок 3 управления генераторами соединен с входами управления г.енераторов 1 и 2 качающейся частоты, генератора 8 промежуточной частоты и индикатора 13. Второй выход генератора 8 соединен с сигнальным входом смесителя 1 и с вторым входом блока 9 ФАПЧ, выход которого соединен с входом генератора 1 качающейся частоты, первы выход генератора 8-соединен с опорными входами смесителей промежуточн частоты измерительного 11 и опорного 12 каналов и с опорным входом дополнительного смесителя 14, выход которого соединен с одним из входов фазового детектора 10, выход которо го соединен с генератором 1 -качающейся частоты, второй вход фазового детектора Ш соединен с третьим выходом генератора 8 промежуточной частоты. Устройство работает следующим об разом. Сигналы от генераторов 1 и 2 кач ющейся частоты подаются на соответ ствующие входы исследуемого четырехполюсника 7, содержащего преобразователь частоты. При этом начальным напряжением от блока 3 управления генераторами частота генератора 1 сдвигается относительно частоты гене ратора 2 на величину, равную началу полосы анализа по промежуточной час- тоте исследуемого четырехполюсника 7 с преобразованием частоты. Это же напряжение подается на вход управления генератора 8 промежуточной частоты и определяет начальную частоту качания сигнала первой промежуточной частоты, равную сдвигу частот между генераторами 1 и 2. Одновременно сигнал первой переменной промежуточной частоты используется в качестве опорного для блока 9 ФАПЧ, поддерживающей разность частот, равную заданной, между генераторами 1 и 2 в начальный момент. Затем включается напряжение качания с амплитудой, обеспечивающей одновременную перестройку генератора 8. промежуточной частоты и генератора 1 относительно генератора 2 в полосе анализа четырехполюсника 7, содержащего преобразователь частоты, по промежуточной частоте. При этом генератор 2 работает на фиксированной частоте. С выхода исследуемого четырехполюсника 7, содержащего преобразователь частоты, сигнал разностной промежуточной частоты подается на сигнальный вход смесителя 11 промежуточной частоты измерительного канала. На гетеродинный вход этого смесителя подается сигнал второй промежуточной частоты от генератора 8,сформированный путем сдвига сигнала первой промежуточной частоты на величину его постоянной частоты. В результате на выходе смесителя 11 промежуточной частоты выделяется сигнал постоянной при свипировании частоты, несущей информацию об амплитуде и фазе испытуемого четырехполюсника относительно сигнала опорного канала, формируемого в смесителе 12 промежуточной частоты. Постоянство частоты сигнала с точностью до фазы при переменной промежуточной частоты измерительного канала относительно опорного канала достигается с помощью фазового детектора 10. Для этого на один из его входов от генератора 8 подается сигнал постоянной частоты в качестве опорного. Другой сигнал получается в результате двойного преобразования в смесителе 6 ФАПЧ и в дополнительном смесителе 14 части сигналов генератора 1 и 2 качающейся частоты, ответвленных с помощью, например, направленных ответвителей. Одновременно сигнал со смесителя 6 подается в блок 9 ФАПЧ, несущий информацию о расстройке частоты. Для формирования сигнала переменной промежуточной частоты опорного канала, исключающего необходимость применения преобразования СВЧ опорного канала, используются сигналы первой и второй промежуточной частоты , от генератора 8, которые подаютсяI на входы смесителя 12 опорного канала. Сигналы с выходов смесителе 11 и 12 постоянной частоты, несущие амп литудно-фазочастотную информацию, подаются на соответствующие входы амплитудно-фазового индикатора 13, работающего по принципу сравнения двух сигналов с индикацией характери тик на экране ЭЛТ, развертка которого производится напряжением качания от блока 3 управления, В случае качания одновременно обо их генераторов 1 и 2 на любой, выбранной с помощью генератора 8,фиксированной промежуточной частоте, данное устройство, проводит анализ исследуемых четырехполюсников, содер жащих преобразователь частоты в диапазоне СВЧ, Сигнал с выхода генератора 1 качающейся частоты, прошедший через управляемый аттенюатор 4, одновременно подается, например с помощью делителя, на вход исследуемого четырехполюсника 7 с преобразованием час тоты и один из входов элемента 5 сравнения. На другой вход элемента 5 сравнения и одновременно на сиг нальный вход смесителя 12 промежуточной частоты опорного канала подается один и тот же, сигнал первой промежуточной ча ;тоты от генератора 8 промежуточной частоты, часть которого ответвляется с помощью ответвителя в блок 9 фазовой автоподстройВ элементе 5 ср 1внения производит ся сравнение уровня мощности сигнала от генератора 1 качающейся частоты с уровнем мощности сигнала на входе опорного канала, который принимается за эталонный. В результате сравнения вырабатывается сигнал ошибки, который управ ляет величиной ослабления управляемого аттенюатора 4 таким образом, что уровень мощности сигнала на входе исследуемого четырехполюсника 7 с преобразованием частоты равен уров ню мощности сигнала промежуточной частоты на входе смесителя 12 промежуточной частоты опорного канала. Двухканальный индикатор 13, измеряющий отношение сигналов в измерительном и опорном канале, отрегулирован таким образом, что показывает ноль при равенстве сигналов в обоих каналах. При перест;;)ойке генератора 8 промежуточной частоты в рабочем диапазоне амплитуда каждого из его сигналов сама по себе нестабильна во времени, зависит от температуры и от частоты. Эти нестабильности компенсируют элемент 5 сравнения. Если поддерживать сигнал на входе исследуемого четырехполюсника 7 с преобразованием частоты например в диапазоне 5 - 18 ГГц) с помощью элемента 5 сравнения и управляемого аттенюатора 4 равным по абсолютному уровню сигнала промежуточной частоты на сигнальном входе смесителя 12 промежуточной частоты опорного канала (например на любой частоте в диапазоне 20 - 100 МГц), то двухканальный амплитудно-фазовый индикатор 13 будет фиксировать разницу между сигналами на входе и выходе исследуемого четырехполюсника, лежащими в раз-, ных диапазонах частот, т.е. измерять абсолютную величину коэффициентов передачи четырехполюсника с преобразованием частоты, В качестве единого широкополюсного датчика уровней мощности сигналов в диапазоне СВЧ и на промежуточных частотах может быть использована термоэлектрическая головка уровня мощности М5-51, работающая в диапазоне 0,02-17,44 ГГц. В связи с возможностью установки, начального уровня мощности на входе исследуемого четьгрехполюсника 7 с преобразованием частоты данное устройство позволяет измерять и изменение коэффициентов передачи потерь преобразования в зависимости от уровней входных сигналов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ И ФАЗОЧАСТОТ,НОЙ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА по вт.св. 918890, отличающееся тем, что, с целью расши;рения функциональных возможностей устройства за счет измерения коэффициента передачи четырехполюсника с преобразованием частоты, в него введены элемент сравнения и управляемый аттенюатор, при этом последний включен между выходом первого генератора касающейся частоты и первой входной клеммой устройства, соединенной с одним из входов элемента сравнения/ второй вход которой подключен к сигнальному входу смесителя промежуточ,ной частоты опорного канала, а выход элемента сравнения соединен с управ|ляюшим входом управляемого аттенюатора .