Измеритель модуля и фазы коэффициента передачи четырехполюсника Советский патент 1985 года по МПК G01R27/28 

1

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения комплексных параметров радиотехнических цепей в широком частотном и динамических диапазонах.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона при высокой точности измерений в широком динамическом диапазоне амплитуд выходны сигналов четырехполюсника.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя; на фиг. 2 структурная схема блока памяти.

Измеритель содержит генератор 1 испытательного сигнала, делитель 2 мощности, иqпытyeмый четьфехполюсник 3, первый 4 и второй 5 смесители, гетеродин 6, блок 7 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), первый 8 и второй 9 усилители, аттенюатор 10, фазовращатель 11, блок 12 памяти, сумматор 13, измеритель 14 промежуточной частоты (ПЧ), переключатель 15 и первую 16 и вторую 17 клеммы для подключения испытуемого четырехполюсника 3. При этом блок 12 содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 18, первое 19 и второе 20 постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), -первый 21 и второй 22 цифроаналоговые преобразователи.

Выход генератора 1 подключен к входу делителя 2 мощности, выходы которого подключены к .входам смесителей 4 и 5, причем между клеммами 16 и 17 включается исследуемый четырехполюсник 3. Выходы смесителей 4 и 5 подключены соответственно к входам усилителей 8 и 9. К выходу первого усилителя 8 подключен блок 7 ФАПЧ, первый вход измерителя 14 П а через последовательно соединенные аттенюатор 10 и фазовращатель 11 один вход сумматора 13. Выход второго усилителя 9 подключен к другом входу сумматора. Переключатель 15 подключает к второму входу измерителя 14 ПЧ или выход второго усилителя 9, или выход сумматора 13. Выход блока 7 ФАПЧ подключен к управляющему входу гетеродина 6 и входу блока 12 памяти. Выходы гетеродина 6 подключены к вторым входам смесителей 4 и 5. Выходы блока 12 памяти подключены к управляющим входам аттенюатора 10 и фазовращателя 11.

022

Устройство работает следующим образом.

.Сигнал генератора 1 д.елителем 2 мощности разветвляется на два равных по амплитуде и фазе сигнала и подается на входы смесителей 4 и 5. Поскольку на смеситель 5. сигнал поступает через испытуемый четырехполюсник 3, то отношение уровней

и разность фаз сигналов на входах смесителей 4 и 5 соответствует модулю и фазе коэффициента передачи испытуемого четырехполюсника 3. Преобразования сигналов на промелсуточную

частоту производятся в смесителях

4 и 5 с использованием частоты сигнала гетеродина 6. На вход блока 7 ФАПЧ поступает сигнал промежуточной частоты с выхода первого усилителя 8.

В блоке ФАДЧ частота этого сигнала сравнивается с некоторой опорной фиксированной частотой, и на выходе блока 7 ФАПЧ имеет место управляющий сигнал, который изменяет частоту

гетеродина до тех пор, пока проме- . жуточная частота не станет равной опорной.

При изменении частоты генератора 1 (например, переход на другую частоту измерения или автоматическое качание частоты при панорамных измерениях) блок 7 ФАПЧ автоматически поддерживает постоянной промежуточную частоту, ддя чего вырабатывает

на выходе управляющий сигнал, пропор.циональный частоте генератора 1.

Усилители 8 и 9 являются избирательными приборами и вьщеляют из продуктов преобразования в смесителях

4- и 5 сигналы только промежуточной

частоты. В измерителе 14 ПЧ производится измерение отношения уровней сигналов и разности фаз на промежуточной частоте. I ..

5 Расширение частотного диапазона при сохранении динамического диапазона и Точности измерений обеспечивается цепью, содержащей последовательно соединенные аттенюатор 10

0 и фазовращатель 11. Действие ее

заключается в следующем. Из выходного сигнала первого усилителя 8 с. помощью аттенюатора 10 и фазовращателя 11 формируется компенсирующий

5 сигнал по амплитуде, равньй амплитуде паразитной составляющей сигнала на выходе второго усилителя 9 и ПРОТИВОПОЛОЖНЫЙ ему по фазе. Наличие такой паразитной составляющей сигнала обусловлено просачиванием входного сигнала смесителя 4 через гетеродин 6 на вход смесителя 5. При сум мировании в сумматор 13 компенсирую щего сигнала и выходного сигнала вт рого усилителя 9 паразитная составляющая существенно уменьшается. Ослабление А,вносимое аттенюатором 10 характеризует величину развязки каналов, включающих смесители 4 и 5, а фазовый сдвиг ,f, устанавлива мый фазовращателем 11, должен иметь знак, противоположный знаку фазовог сдвига, обусловленный взаимосвязью каналов. Определение величин А и f может производиться различными техническими средствами. Например , в предла гаемом измерителе это осуществляется следующим образом. Испытуемый четырехполюсник 3 отключается от входа смесителя 5, а переключатель 15 устанавливается в такое положени при котором -к второму входу измери теля 14 ПЧ подключается выход второ усилителя 9. В этом случае на вьгход второго усилителя 9 присутствует только паразитный сигнал. Отношение уровней сигналов на входах измерителя 14 ПЧ равно А, а разность их фаз равна Ч . Поскольку измерител используется в широком частотном диапазоне, необходимо определять А. и V нескольких дискретных точек частотного диапазона. Шаг сдвига по частоте устанавливается из условия изменения величины А не более 1 дБ при переходе от одной точки частотного диапазона к соседней, а изменения V не более 2-3, что практически всегда выполняется в измерителях модуля и фазы коэффициента передачи СВЧ-диапазона при шаге 10 МГц. . Запоминание величин А и Ч для ос ществления управления аттенюатором 10 и фазовращателем 11 на каждой выбранной частоте проводится в бло- . ке 12 памяти (фиг. 2). Основой блока 12 памяти являются ПЗУ 19 и 20 в которых хранятся значения Аи . Вход блока 12 памяти подключаетсяк выходу блока 7 ФАПЧ, из которого на аналого-цифровой преобразователь поступает сигнал, -Пропорциональный частоте генератора 1. На выходе аналого-цифрового преобразователя имеет место цифровой код, значение которого соответствует значению частоты. На выходах ПЗУ 19 и 20 имеют место содержимые ячеек ПЗУ, номера ко- . торых соответствуют коду сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя, а следовательно, выходные сигналы ПЗУ 19 и 20 соответствуют значениям А и Ч на частоте измерений. В цифроаналоговых преобразователях 21 и 22 цифровые значенияjA и Ц преобразуются в аналоговые величины. Выходы цифроаналоговых преобразователей 21 и 22 являются выходами блока 12 памяти и подключаются соотВетственно к управляющим входам ..аттенюатора 10 и фазовращателя 11. Таким образом, ослабление аттенюатора 10 и фазовый сдвиг фазовращателя 11 приобретают автоматически необходимое значение в зависимости от частоты измерений. Аттенюатор 10 и фазовращатель 11 могут иметь как аналоговое, так и цифровое управление. В случае, если аттенюатор 10 и фазовращатель 11 имеют цифровое управление, необходимость в цифроаналоговых преобразователях 21 и 22 отпадает. В этом случае к выходам ПЗУ .19 и 20 непосредственно подключаются входы ат.тенюатора 10 и фазовращателя 11. При положении переключателя 15 в состоянии, при котором он подключает к второму входу измерителя 14 ПЧ выход сумматора 13, па разитный сигнал компенсируется в сумматоре 13 непосредственно равным по амплитуде и противофазным сигналом, поступающим с выхода цепи аттенюатор 10 фазовращатель 11 на один вход сумматора 13 что обеспечивает высокую точность и широкий динамический диапазон измерений. Оборудование, необходимое для введения в блок 12 памяти величин .А и Ц является технологическим и в состав измерителя не входит. Величины А и / записываются в память один раз при изготовлении на стадии изготовления блока 12 памяти измерителя .

ИЗМЕРИТЕЛЬ МОДУЛЯ И ФАЗЫ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА, содержащий генератор испытательного сигнала,.выходом соединенный .с входом делителя мощности, два смесителя, сигнальный вход первого из которых соединен с первым выходом делителя мощности, вторым выходом соединенного с первой клеммой для подключения испытуемого четырехполюсника, сигнальный вход второго . смесителя подключен к второй клемме, для подключения испытуемого четырех- полюсника, опорные входы смесителей соединены с соответствующими выходами гетеродина, управляющий вход которого через блок фазовой автоподстройки частоты соединен с первым входом измерителя промежуточной частоты и выходом первого усилителя, входом соединенного с выходом первого смесителя, выход второго смесителя подключен к входу второго усилителя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот, в него введены блок памяти, переключатель и последовательно соединенные аттенюатор,фазовращатель и сумматор, при этом вход аттенюатора соединен с выходом первого усилителя, 1второй вход сумматора, подключен к выходу второго усилителя и первому (Л входу переключателя, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход переключателя подключен к второму входу измерителя промежуточной частоты, управляющий вход фазовращателя соединен с первым выходом блока памяти, второй выход которого со подключен к управляющему входу аттенюатора, а вход блока памяти соедиО) нен с выходом блока фазовой автоо to подстройки частоты.