Устройство для измерения параметров СВЧ-элементов Советский патент 1987 года по МПК G01R27/32 

Изобретение относится к технике адиоизмерений и может быть испольовано при измерении параметров устойств миллиметрового диапазона.

Цель изобретения - расширение ерхней границы частотного диапазоа и повышение точности измерений азовых параметров.

На фиг. 1 приведена структурная лектрическая схема устройства для змерения параметров СВЧ-злементов; на фиг. 2 - структурная электричесая схема дополнительного гетеродина..

Устройство для измерения параметров СВЧ-элементов содержит генератор 1 качающейся частоты, первый, второй и третий направленные ответвители 2, 3 и 4, детектор 5, гетеродин 6, блок 7 автоматической подстройки частоты, первый и второй развязывающие элементы 8 и 9, делитель 10 мощности, первый и второй смесители 11 и 12, первый и второй балансные смесители 13 и 14, третий и четвертый развязывающие элементы 15 и 16, дополнительный делитель 17 мощности, дополнительный гетеродин 18, полосовой фильтр 19, СВЧ-переключат.ель 20, согласованную нагрузку 21, исследуемый СВЧ-элемент 22, индикатор 23, переменный аттенюатор 24, отрезок 25 линии передачи переменной длины, первый и второй генераторы 26 и 27 СВЧ-сигнала, дополнительный СВЧ-переключатель 28, дополнительную согласованную нагрузку 29.

Устройство для измерения параметров СВЧ-элементов работает следующим образом.

В режиме калибровки вместо исследуемого СВЧ-элемента 22 включается СВЧ-элемент 22 с еди1-шчной матрицей .

рассеяния L О 1 J, СВЧ-переключатель 20 устанавливается в положение,при котором обеспечивается измерение параметров передачи. (При калибровке по параметрам отражения к входу основного канала направленного ответ- вителя 4 подключается короткозамк- нутая нагрузка). С помощью второго СВЧ-переключателя 28 к балансным смесителям 13 и 14 подключается выход первого генератора 26 СВЧ-сигнала.

В этом случае с выхода-генератора 1 на вход б.алансного смесителя 13

поступает измерительньп сигнал,часть которого ответвляется с помощью направленного ответвителя 2 и через основной канал направленного ответвителя 3 поступает на аттенюатор 24. Постоянство выходной мощности генератора 1 обеспечивается схемой автоматической регулировки мощности (АМЕ) включакщей в себя направленный ответвитель 3 и детектор 5.

После прохождения аттенюатора. 24 и отрезка 25 СВЧ сигнал поступает на вход смесителя 11, на второй вход которого подается сигнал от гетеродина 6.

В результате частотного преобразования на выходе смесителя 11 формируется опорный сигнал.

На второй вход балансного снесителя 13 поступает сигнал с выхода дополнительного гетеродина 18.

В результате частотного преобразования измерительного сигнала с последующим вьщелением с помощью полосового фильтра 19 сигнала суммарной частоты на исследуемый СВЧ-элемент 22 через основной канал третьего направленного, ответвителя 4 подается сигнал, который после прохождения

СВЧ-элемента 22 с единичной матрицей рассеяния получает дополнительный фазовый сдвиг Ч1, обусловленньсд его определенной электрической длиной.

В результате обратного преобразования частоты этого сигнала во втором балансном смесителе 14 на его выходе образуется сигнал разностной частоты, выделяемый трактом передачи, стоящим после балансного смесителя 14.

При этом электрическая длина тракта передачи от второго выхода делителя 17 мощности до второго входа балансного смесителя 14 выполняется на А .. /2 больше, чем электрическая длина тракта передачи от первого выхода делителя 17 мощности до второго входа балансного смесителя 13 (ArQ - длина волны сигнала допол нительного гетеродина 18).

После второго преобраз ования частоты в смесителе 12 на вход измерительного канала индикатора 23 посту- пает сигнал

) E p-COs(,-u)r)t ,,-.l,.

где tOp - частота сигнала генератора 1;

частота, сигнала гетеродина; фазовый сдвиг СВЧ-элемента с единичной матрицей рассеяния;фазовый сдвиг сигнала гете- .5

родина 6; амплитуда сигнала.

Подбором соответствующего соотношения электрических длин трактов передачи от гетеродина 6 к входам смесителей 11 и 12 добиваются, чтобы фазовые сдвиги сигнала гетеродина и сигнала генератора качающейся частоты, поступающие на смесители 11 и 12, бьши с разными знаками.

Регулировкой ослабления аттенюатора 24 добиваются равенства амплитуд сигналов, поступающих на входы опорного и измерительного каналов индикатора 23, а регулировкой электрической длины отрезка 25 линии передачи - равенства фазовых сдвигов этих сигналов.

На этом процесс калибровки по параметрам передачи заканчивается. Калибровка по -параметрам отражения осуществляется аналогичным образом. В этом случае к выходу направленного ответвителя -4 подключается коротко- замьпсающая нагрузка, а СВЧ-переклю- чатель 20 устанавливается в положение, соответствующее релсиму измерения параметров отражения.

В процессе измерения СВЧ-элемента 22 с единичной матрицей рассеяния заменяется на исследуемый СВЧ-эле- мент 22, В этом случае на вход измерительного канала индикатора 23 поступает сигнал, содержащий информацию об амплитудных и фазовых параметрах исследуемого СВЧ-элемента 22:

t) Е (,,)t +

тзр

rj ,

где jSH M - ослабление (усилехше)

и фазовый сдвиг, вноси- мые исследуемьм СВЧ-,эле- ментом 22.

Выделение и обработка измерительной -информации об амплитудных и фазовых параметрах исследуемого СВЧ-эле- мента 22 осуществляется в индикаторном устройстве 23, на управляющий вход которого подается напряжение, управляющее перестройкой частоты ге282023

.5

10

is

20

25

30

:$5

40

45

50

55нератора 1, для обеспечения панорамного режима работы индикатора 23..

Формула изобретения

1. Устройство для измерения параметров СВЧ-элементов, содержащее генератор качающейся частоты, первый выход которого подключен к входу основного канала первого направленного ответвителя, соединенного выходом вторичного канала с входом основного канала второго направленного ответвителя, выход вторичного канала которого - оединен через детектор с управляющим входом генератора качающейся частоты, блок автоматической подстройки частоты, выход которого через гетеродин подключен к входу делителя мощности, первьй и второй зыходы которого соединены соответстве.нно с первыми входами первого и второго смесителей, выход первого смесителя подключен к входу блока автоматической подстройки частоты и опорному входу индикатора, измерительный вход которого соединен с выходом второго смесителя, а управляющий вход - с вторым выходом генератора качающейся - частоты, третий направх1енньй ответви- тель, в.ыход основного канала которого является выходом для подсоединения входа исследуемого СВЧ-элемента, а выход вторичного канала через СВЧ- переключатель - с согласованной нагрузкой, отличающееся тем, что, с целью расширения верхней границы частотного диапазона и повьшения точности измерения фазовых параметров, в него введены последовательно соединенные дополнительный гетеродин, до полнительный делитель мощности, первый балансный смеситель и полосовой фршьтр, выход которого подключен к входу основного канала третьего направленного ответвителя, между вторым выходом дополнительного делителя мощности и вторым входом второго смесителя вютючен второй балансньш смеситель, второй вход которю о соединен с вторым выходом СВЧ-переключателя , между выходом основного канала второго направленного ответвителя и вторым входом первого смесителя последовательно В1 ючены переменный аттенюатор и отрезок линии передачи переменной длины, при этом второй вход пер,- вого балансного смесителя соединен с выходом основного канала первого на5 -1282023

правленного ответвителя, а второй вход СВЧ-переключа теля является входом для подсоединения выхода исследуемого СВЧ-элемента.

2. Устройство ПОП.1, отлич а-5

ю щ € ее я тем, что дополнительный гетеродин состоит из первого и второго генератора СВЧ-сигнала, выходы

26

Составитель Р.Кузнецова Редактор Н.Марголина Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 7260/42 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

которых подключены к первому и второму входам дополнительного СВЧ-пере- ключателя, первьм выход которого соединен с входом дополнительной согласованной нагрузки, второй выход дополнительного СВЧ-переключателя является выходом дополнительного гетеродина.

28

К 17

фиг. 2

Изобретение относится к радио- измерениям. Цель изобретения - расширение верхней границы частотного диапазона и повьшение точности измерения фазовых параметров. Устр-во содержит г-р 1 качающейся частоты, три направленных ответвителя 2-4, детектор 5, два гетеродина 6 и 18j блок 7 автоматической подстройки частоты, четьфе развязьшающих эл-та 8,9,15 и 16, два делителя мощности (ДМ) 10 и 17, два смесителя 11 и 12, два балансных смесителя (БС) -13 и 14, полосовой фильтр (ПФ) 19, СВЧ-пере- ключатель 20, согласованную нагрузку 21, исследуемый СВЧ-эл-т 22, индикатор 23, переменный аттенюатор 24 и отрезок 25 линии передачи переменной длины. Цель достигается введением БС 13 и 14, ДМ 17,гетеродина 18, ПФ 19, аттенюатора 24 и отрезка 25, с помощью которых обеспечивается процесс калибровки по параметрам передачи. При этом процессе добиваются равенства амплитуд сигналов, поступающих на входы опорного и измерительного каналов индикатора 23, и равенства фазовых сдвигов этих сигналов. Устр-во по п.2 ф-лы отличается выполнением гетеродина 18. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. С (Л