Способ измерения фазовой погрешности преобразования частоты смесителей Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

1 Изобретение относится к области фазовых измерений в радиотехнике и может быть использовано при измере нии фазов.ой погрешности смесителей фазометров или калибраторов фазового сдвига, использующих преобразование частоты. Известен способ определения фазовой -погрешности преобразования частоты, по которому при моногармоничес ком воздействии на смеситель измеряю амплитуды спектральных составляющих выходного сигнала, затем значения амплитуд спектральных составляющих подставляют в их аналитические вьфажения, полученные на основе аппрокси мации характеристики нелинейного эле мента смесителя степенным полиномом, и, решая систему алгебраических урав нений, вычисляют значения коэффициен тов аппроксимирующего полинома, кбто рые затем используются для расчета искомой погрешности р1 . Однако данньй способ- имеет большую трудоемкость и низкую точность определения погрешности из-за допущений математической мрдели преобразователя. Известен способ прямого измерения фазовой погрешности преобразователей частоты, по которому на частоте сигнала задается калиброванный фазовый сдвиг, а на промежуточной частоте фазовый сдвиг измеряется фазометром разность между фазовым сдвигом, задаваемым фазовращателем и измеряемым фазометром, является искомой погрешностью преобразования частоты смесителя. Все три используемые частоты (сигнала, гетеродина и опорная, равная промежуточной) находятся в строго целочисленном соотношении zj-. Однако известный.способ имеет низкую точность, вследствие применения калиброванного фазовращателя, так как погрешности фазовращателя и фазоизмерителя суммируются, а погреш ность фазовращателя на: высоких часто тах велика. Цель изобретения - повышение точ кости измерения фазовой погрешности смесителей. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения фазовой погрешности преобразования частоты смесителей, основанному на формировании трех когерентных колебаний - опорного, гетеродинного и 4 сигнального, смешивании гетеродинного и сигнального колебаний в исследуемом смесителе и измерении фазового сдвига между опорным колебанием и выходным сигналом смесителя, производят сдвиг частоты сигнального колебания на фиксированную ве шчину от 0,01 до 0,1 Гц, измеряют наибольший, затем наименьпшй фазовый сдвиг между опорным колебанием и выходным сигналом смесителя, а искомую погрешность вычисляют как половину разности между измеренными значениями фазового сдвига. Соотношение частот сигнала, гетеродина и промежуточной частоты определяется по формулам: ПЧ ± k f, С 114 , целое число 1, 2, 3,,.,, частота сигнала; промежуточная частота; частота рассогласования,определяемая желаемой скоростью колебания показателей фазометра, измеряющего разность фаз между опорнвлм сигналом, частота которого равна значению промежуточной частоты, и сигналом промежуточной частоты исследуемого смесителя . На фиг,1 приведена векторная диаграмма, поясняющая суть способа; на фиг.2 - устройство, реализующее предлагаемьй способ Большинство фазометров СВЧ диапазона имеют в своем составе узлы, так называемые преобразователи частоты, основная функция которых заключается в том, чтобы информацию об измеряемой разности углов сдвига фаз между двумя электрическими сигналами перенести без погрешности на промежуточную частоту f преобразователь 1 тоты - это нелинейное устройство, в котором наряду с основными сигналами преобразования Ug, Upygвозникает масса паразитных Upi (фиг.1), где вектор опорного сигнала; U вектор основного сигнала преобразования частоты; вектор суммы паразитных сигналов прер,бразования; пц - вектор сигнала на выходе смесителя , Сущность способа состоит в использовании трех когерентных колебаний и образцового фазометра на промежуточной частоте, Первые два колебания используются в качестве сигнального и гетеродинного напряжений, подаваемых на исследуемый смеситель, третье - в качестве опорного на второй вход фазометра на первый вход которого поступает выходной сигнал смесителя. Наиболее нежелательны паразитные сигналы преобразования, которые имеют частоту, равную промежуточной частоте Причиной их образования являются как высшие гармоники сигналов, подаваемых на преобразователь, так и нелинейност самого преобразователя. При целочисленной кратности преобразования паразитные сигналы приводят к систематической погрешности измерения разности фаз углов, сдвига фаз между двумя сигналами. Если нарушить условие целочисленной кратности, то частота паразитных сигналов не будет равна промежуточной частоте и возникнет периодическое изменение разности фаз между опорным UQ и измеренным Uf,, сигналами в каналах. Соотношение частот .выбирают таким, чтобы кратность преобразования частоты, определяемая отношением час тот сигнала и промежуточной а q. бьта близка к целочисленному значению, но не равна ему в точности, В этом случае частота основного сигнала преобразования, равная разности частот сигнала игетеродина f к - f - и частоты паразитных комбинационньпс сигналов преобразования ПЧк tnf - г образованных высшими гармониками напряжений сигнала и гетеродина, будут отличаться на желаемую величину, например несколько десятых или сотых долей герц Высшие гармоники колебаний сигнала и гетеродина в процессе.преобразования частоты возникают на нелинейном злементе (НЭ) смесителя даже в том случае, если на смеситель поступают идеальные сигналы, свободные от высших гармоник. В реальном случае к образованию паразитных комбинационных продуктов преобразования приводя как нелинейные искажения приходящих на смеситель сигналов, так и высшие гармоники, возникающие на НЭ смесите 44 ля. Вектор, суммы паразитных комбинационных сигналов, приводящих к фазоной погрешности преобразования, будет вращаться относительно вектора основного продукта преобразования со скоростью, определяемой степенью отличия величины q от целочисленного значения, т,е, соотношением частот сигнала и гетеродина. Скорость эта выбирается достаточно малой для того чтобы исключить динамическую погрешность применяемого образцового фазометра. Вращение вектора комбинационных сигналов преобразования относительно вектора основного приводит к периодическому изменению разности фаз между опорным колебанием и суммой основного и комбинационных сигналов преобразования. Сущность происходяш,ег9 процесса поясняет, фиг,1.Если отсутствует вектор , либо его фазовый сдвиг относительно вектора остается неизменным, измеряемьй между U;. -о и и„ угол фазового сдвига остается постоянен и равен . При вращении вектора Ufini в определенных пределах изменяется Цц . Фазометр отслеживает эти изменения, отсчитав максимальное значение Ц о а далее рассчитывается значение Чо(,,-Чо„;„ Величина Cf характеризует погрешность из-за отмеченных источников погрешности. За значение искомой погрешности см сителя принимают половину интервала колебания фазометра. Устройство для реализации предлагаемого способа (фиг,2) состоит из опорного генератора 1, первого, второго и третьего синтезаторов 2, 3 и 4 частот соответственно, смесителя 5 и фазометра 6, В первую очередь устанавливают желаемое значение частоты третьего синтезатора 4, равное fnq, затем значение частоты сигнала второго син тезатора 3, равное fc - k fn ± uf, uf определяется желаемой скореетью вращения вектора паразитных про-, ,дуктов преобразования; k 1,2,3,...числа натурального ряда. 5112 Затем первым синтезатором 2 устанавливают значение частоты гетеродиПосле этого наблюдана f i . ют интервал изменения показаний фазометра, половина которого будет искомым значением фазовой погрешности преобразования частоты исследуемого смесителя. Преимуществами предлагаемого способа являются более высокая точность измерения погрешности преобразования частоты смесителей; наличие серийно вьшускаемых приборов для его реализации; более высокая производительность труда при измерении; простота автоматизации процесса измерения.

СПОСОБ ИЗ EPEHЙЯ ФАЗОВОЙ ПОГРЕШНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ СМЕСИТЕЛЕЙ, основанный на формировании трех когерентных колебаний опорного, гетеродинного и сигнального смешивании гетеродинного и сигнального колебаний в исследуемом смесителе и измерении фазового сдвига между опорным колебанием и выходным сигналом смесителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, производят сдвиг частоты сигнального колебания на фиксированную величину от 0,01 до 0,1 Гц, измеряют наибольший, затем наименьший фазовый сдвиг между опорным колебанием и выходным сигналом смесителя, а искомую погрешность вычисляют как половину разности между (Л измеренными значениями фазового сдвига. д 9д X) ;о 4

(Paz.Z