Устройство для измерения затухания и фазового сдвига СВЧ-четырехполюсников Советский патент 1985 года по МПК G01R25/02 G01R27/28 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может испол зоваться для измерения -затухания и фазового сдвига СВЧ-четырехполюсников в широком динамическом диапазоне. Известно устройство для измерени разности фаз двух синусоидальных сигналов и отношения их амплитуд,со держащее последовательно соединенные высокочастотный блок, блок пре образования частоты, базовый блок стрелочный индикатор f . . Недостатком известного устройства является узкий динамический диапазон и отсутствие информации о фазовом сдвиге и затухании в виде сигналов, пропорциональных квадратурным компонентамо Наиболее близким техническим ре шением к изобретению является устройство для измерения затухания и фазового сдвига СВЧ-четырехполюсни ков, содержащее СВЧ-генератор,последовательно соединенные первый и второй фазовые манипуляторы, сумматор, второй вход которого соедин с выходом СВЧ-генератора, и первый детекторf синхронный детектор,-гене ратор прямоугольных импульсов, вых которого соединен с модулирующим в дом первого фазового манипулятора через первый делитель частоты - с модулирующим входом второго фазово го манипулятора, при ,этом выход СВ генератора и вход первого фазового манипулятора являются соответствен но входом и выходом для подключени исследуемого СВЧ-четырехполюсни-ка 2 Однако известное устройство для измерения затухания ифазового сдви га СВЧ-четырехполюсников имеет узкий динамический диапазон и не выдает информацию о фазовом сдвиге и затухании в виде сигналов, пропорциональных квадратурным компонентамЦель изобретения - расширение динамического диапазона и-получение информации о фазовом сдвиге и затухании в виде сигналов, пропорциональным квадратурным компонентам. Цель достигается тем, что в устройство для измерения затухания и фазового сдвига СВЧ-четырехполюсников, содержащее СВЧ-генератор, последовательно соединенные первый и второй фазовые манипуляторы, сумматор, второй, вход которого соединен с выходом СВЧ-генератора,, и первый-детектор, синхронный детектор, генератор прямоугольных импуль сов, выход которого соединен с модулирующим входом первого фазового манипулятора и через первый делитель частоты - с модулирующим входом второго фазового манипулятора, при этом выход СВЧ-генератора и вход первого фазового манипулятора являются соответственно входом и выходом для подключения исследуемого СВЧ-четырехполюсника, между выходом первого детектора и входом синхронного детектора последовательно включены управляемый дискретный аттенюатор и усили,тель промежуточной частоты, между выходом первого делителя частоты ,и опорным входом синхронного детектора последовательно включены второй делитель частоты и третий фазовый манипулятор, модулирующий вход котоpoi-o соединен с выходом генератора, прямоугольных импульсов, к выходу введенного второго усилителя промежуточной частоты параллельно подключены первый и второй фазовые детекторы и второй детектор,выход которого соединен с управляющим входом управляемого дискретного аттенюато.ра, выход второго делителя частоты Соединен с опорным входом второго Фазового детектора и через введенный четвертый фазовый манипулятор с опорным входом первого фазового детектора, а между выходом второго Делителя частоты и модулирующим входом четвертого фазового манипулятора включен третий делитель частоты, при этом выходы первого и второго фазовых детекторов и второго детектора являются соответственно выхода-, ми сигналов, пропорциональных квадратурным компонентам, фазовому сдвигу и-затуханию. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения затухания и фазового сдвига СВЧ-четырехполюсников. Устройство для измерения затухания и фазового сдвига СВЧ-четырехполюсников содержит СВЧ-генератор 1, первый и второй фазовые манипуляторы 2 и 3., сумматор 4, первый детектор 5, синхронный детектор б, генератор 7 - прямоугольных импульсов, первый делитель 8 частоты,- исследуемый СВЧ-четырехполюсник 9, управляемый дискретный аттенюатор 10, первый усилитель 11 промежуточной частоты, второй делитель 12 частоты, третий фазовый манипулятор 13, .второй усилитель 14 промежуточной частоты, первый и второй фазовые детекторы 15 и 16, второй детектор 17,- четвертый фазовый манипулятор 18, третий делитель 19 частоты, а также первый и второй вентили 20 и 21, первыйи второй цифровые вольтметры 22 и 23. Устройство для измерения затухания и фазового сдвига СВЧ-четырехполюсников работает сле дующим образомСигнал на выходе исследуемого СВЧ-четырехполюсника 9 имеет вид K AQSin(.W(,t +tf, ) , где К - коэффициент, характеризующий затухание исследуемого СВЧ-четырехполюсника 9; Лц - амплитуда сигнала СВЧ-генератора 1; - фазовый сдвиг, вносимый исследуемым СВЧ-четырехполюсником 9. Сигнал на выходе первого фазового манипулятора 2, который в процессе измерений с частотой - генератора 7 прямоугольных , ,„. импульсов (обычно 100 кГц) принимае дискретные фазовые состояния- 0,180° можно записать как

K,(coj,t+(p,

при

fx -KjjA sinCo t -Hfp

где Т| - период следования импульсов генератора 7. Сигнал на выходе второго фазового манипулятора 3, который в процессе измерений принимает дискретные фазовые состояния О, ча-

р т 1

стотой F - т т принимает вид

xAoSin(GJ(jttlfJnpM04t :

npnO«t-g- x o i otttPxl 2Тг

(ЛдСов(сОоЬ-() при

npH-iicTj

о- KX AgCOS (.oJol + с, 1 при- «-t

После суммирования в сумматоре 4 сигналом СВЧ-генератора 1 A cosUgt гнал на выходе первого детектора будет следующим

AotA Kji2AoKxS fiq), npnOst |-l A ok:-2A,.in4,npH|.

i2. .г,,г

чри

Упри

А А оКх-2А хС09Ч чри-gSt-T,

Т

;4Aok).co5qj : -

и Л,. J ЗТз

- AoXxSinCfxnpu- t - (, при- siTj

или, используя ряд Фурье, сигнал Можно записать в виде выражения

1 {

-j(singi,,-C05tfx CO vin,t -leinqix-tcoeqi sinn .

Сигнал после второго усилителя 14 промежуточной частоты, настро.52.

енного на частоту

ъ5 принимает вид

AoKxCOa.(r ittcf +l-j .

Далее сигнал поступает на первый и второй фазовые детекторы 15 и 16 0 и второй детектор 17, с выходов которых снимаются сигналы, пропорциональные соответственно квадратурным компонентам, фазовому сдвигу и затуханию. Часть сигнала с выхода второго детектора 17 поступает на управляющий вход управляемого дискретного аттенюатора 10 для автоматической регулировки усиления (АРУ).

Таким образом, удается одновременно измерить затухание, фазовый

0 сдвиг, вносимые исследуемым четырехполюсником, иполучить выходной сигнал в виде последовательно появляющихся квсодратурных компонент, а также расширить динамический диапазон. Сигнал после первого усилителя 11 промежуточной частоты можно записать как 4ЦАоб пЧхСО5Я,1 npnOit yi т, iKxApCoSc xCo n,t где Я1--гТР, . Сигнал на выходе синхронного детектора б, с учетом того, что фаза опорного сигнала, поступающего на опорный вход синхронного детектора 6, принимает дискретные состояния О, 180° с частотой р . 2 т, 27, имеет вид 4Aj, - (4

УСТРОЙСТВО ДЛЯ .ИЗМЕРЕНИЯ ЗАТУХАНИЯ И ФАЗОВОГО СДВИГА СВЧЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащее СВЧгенератор, последовательно соединенные первый и второй фазовые манипуляторы, сумматор, второй вход которого соединен с выходом СВЧ-генератора, и первый детектор, синхронный детектор, генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен с модулирующим входом первого фазового манипулятора и через первый делитель частоты - -с модулирующим входом второго фазового манипулятора, при этом выход СВЧ-генератора и вход первого фазового манипулятора являются соответственно входом и выходом для подключения исследуемого СВЧчетырехполюсника, о т л и ча ющ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона и получения информации о фазном cдвиf e и затухании в виде сигналов, пропорциональных квадратурным компонентам, между выходом первого детектора и входом синхронного детектора последовательно включены управляемый дискретный аттенюатор и первый усилитель промежуточной частоты, между выходом первого делителя частоты и опорным входом синхронного детектора последовательно включены второй делитель частоты и третий фазовый манипулятор, модулирующий вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, к выходу введенного второго усилителя промежуточной частоты параллельно подключены первый и второй фазовые детекторы и второй детектор,выход ко(Л торого соединен с управлякяцим входом управляемого дискретного аттенюатора, выход второго делителя частоты соединен с опорным входом второго фазового детектора и через введенный четвертый фазрвый манипулятор с опорным входом первого фазового детектора, а между выходом второго делителя частоты и моделирующим входом четвертого фазового манипулятора включен третий делитель частоты, при этом выходы первого и второго фазовых детекторов и второго оо детектора являются соответственно 4;: .выходами сигналов, пропорциональных квадратурным компонентам, фазоМ вому сдвигу и затуханию.