Способ измерения разности фаз Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к СВЧ-техни- ке и предназначено для измерения разности фаз между гармоническими со- ставляющими сложного СВЧ-сигнала на выходе ЛЕВ.

Цель изобретения - повышение точности измерений в СВЧ-диапазоне за счет уменьшения погрешности и увеличение чувствительности.

На фиг.1 представлены зависимости суммы первой и высшей гармонических Составляющих от разности фаз между йими; на фиг.2 схема измерений, реализующая предлагаемый способ измерения разности фаз между гармоническими составляющими сложного СВЧ- сигнала, и градуировочная кривая устройства с переменной дисперсией - дисперсного фазовращателя (z - длина замедляющей системы без экрана); на фиг.З - схема сумматора.

Приняты следующие обозначения:

Е, Е, sin(Qt+ q,)+ZjSi.n(2(t+ tp);

Е,, К, sin(wt+q,)+E,sin(3G)t+cpj);

, Ср - 2q, ;йср,,%, Cf, -3Cf, .

Изменение формы сложного сигнала (суммы сигналов первой и второй гармоник) показано в течение периода при разности фаз между ними равной нулю, T.e.utpj, О (фиг.1 а).

При изменении разности фаз между гармониками пиковые значения суммы первой и четной гармоники (например,, второй) в положительном Е и отрицательном Е полупериоде основного колебания различны и зависят от разности фаз между гармониками (фиг.1б) Видно, что пиковое значение суммы первой и второй гармоник в положительном полупериоде изменяется в два t

раза от минимального (при Лср,, -5)

О

до максимального (при utp -5) значения .

Зависимость суммы пиковых значений первой и четной (например, второй) гармоник от разности фаз между ними различна в положительный и отрицательный ползтериоды основного колебания, а для суммы первой и нечетной гармоник (например, третьей) эта зависимость одинакова в положительном и отрицательном полупериодах (фиг..la

Поэтому.для измерения разности фаз между первой и нечетной гармони

0

5

0

ками необходимо анализировать сумму пиковых значен1-ш в положительном и отрицательном полупериодах (фиг.1 г). Для измерений разности фаз между первой и четной гармониками можно анализировать как сумму, так и разность пиковых значений. Для повьшения точности измерений разности фаз между первой и четной гармониками определяется разность пиковых значений (фиг.1 г).

Схема измерений, реализующая предлагаемый способ, содержит блок I с изменяющейся крутизной дисперсионной характеристики (например, спиральную замедляющую систему с подвижным металлическим экраном), делитель 2 мощности на симметричном ответвите- ле, разнополярные пиковые детекторы

5

.30

3 и 4 (детектор 3 - положительной полярности, детектор 4 - отрицательной полярности), согласованную нагрузку 5, сумматор б, индикатор 7 (например, осциллограф). При зтом вход устройства соединен с замедляющей системой 1, выход которой соединен с ответвителем, соответствующие выхода: которого соединены с пиковыми детекторами 3 и 4 и нагрузкой 5. Выхода пиковых детекторов 3 и 4 соответственно соединены с входами сумматора 6, соединенного выходом с индикатором 7.

Устройство работает следующим

35 образом.

Исследуемый СВЧ-сигнал, представляющий собой сумму первой и высшей- гармоник с неизвестной разностью фаз между ними йср,,, поступает на

вход отрезка спиральной замедляющей системы 1 с подвижным мета.11лическим экраном (фиг.2а) , где разность фаз между гармониками изменяется на величину U с отсчет

Далее СВЧ-сигнал поступает на пиковые детекторы 3 и 4, один из которых (детектор 3) измеряет пиковое значение сигнала в положительный полупериод основного колебания, а

50 другой (детектор 4) - в отрицательный полуп ериод. Измеренные величины складываются с помощью сумматора 6 и регистрируются, например, с по-, мощью осциллографа 7.

45

Дисперсный фазовращатель позволяет изменить разность фаз меясду гармониками до величины экcтpeмy ta

312986834

(фиг.IB). Тогда искомая разность фазтельность (в 50-100 раз) и точность ,

между гармониками определяется(в 1,5-2 раза) при значительном упрощении процесса измерений. Кроме того,

пх Чо Ч отсчет наличие ЛБВ в известном способе позгде Ц) - известная разность фаз, со- зволяет измерять разность фаз только

ответствующая экстремуму намежду первой и второй гармониками.

(фиг.1в, например, для мак-В предлагаемом способе такие огранисимума ucp,, ii , а для миниму-чения отсутствуют. Эле стромагнитная

ма йср,1 0).совместимость различных радиоэлекВидно что крутизна кривой Еу Отронных устройств предъявляет особые

fCAtfai) больше в точке минимума,требования к уровню высших гармоничеспоэтому измерения с использованиемких составляюгшх СВЧ-сигналов. Изобэтрй точки обладают меньшей погреш-ретение может быть использовано при

ностью.констр,уировании оптимальных фазовых

При измерении разности фаз между 15компенсаторов, применение которых

первой и четной гармониками измерен-позволяет улучшить спектральные ха-;

ные пиковыми детекторами значения вы-рактеристики усилительных цепочек на

читаются и на индикаторе регистриру-ЛБВ, а следовательно, и всего радиоется нуль сигнала (фиг.1г). Значе-электрического устройства, в котоние ср , например, для первой и вто- 20рое они входят, рой гармоник равно КП (, ±1,

12,...). Формулаизобретенйя

Необходимо отметить, что нули сигнала на индикаторе, соответствующие 1. Способ измерения разности фаз

различным значениям .разности Лаз меж-25между гармоническими составляющими

ду гармониками ( и Лср., i) , от-сложного сигнала, заключающийся в

личаются по наклону кривой /Е,,, / -разделении сигнала по двум каналам,

-/Ej, / в этих точках.изменении фазы сигнала, суммировании

Вследствие неидентичности детекто-и индикации, О Тличающийся

ров нуль сигнал может наблюдаться приЗОтем, что, с целью повышения точности

значениях , , отличных от КП.измерений в СВЧ-диапазоне за счет

Дпя устранения погрешности, свя-уменьшения погрешности и увеличения

занной с этим эффектом, в качествечувствительности, до разделения сиг iC нала на два канала изменяют разность

СР можно брать точку k -т опреде-,

о f j 2 35 фаз между гармоническими составляюляемую по двум точкам перехода черезщими сложного сигнала, измеряют пинуль.ковые значения сложного сигнала в

Блок 1 (фиг.2а) должен обеспечи-положительный и отрицательный полупевать изменение разности фаз междуриоды основного колебания, склады- гармониками, необходимое для фикса- 40вают их, затем строят зависимость ции экстремума. Градуировочная кри- суммарного сигнала от указанного из- вая дисперсного фазовращателя исполь-менения фазы сложного сигнала- и по зуемого при измерениях, приведена наточке экстремума определяют искомую фиг.26. Она необходима для определе-разность фаз.

ния абсолютного значения разности 2. Способ по п. 1,отличаюфаз между гармониками.щ и и с я тем, что, с целью уменьВеличины сопротивлений, которыешения погрешности измерения разносиспользу1бт при измерениях, имеют еле-ти фаз между первой и четными гармодующие значения: кОм; Rj никами, пиковые значения сложного

20 кОм; R, кОм,50сигнала вычитают, а искомую разность

Изобретение по сравнению с извест-Фаз определяют по точке перехода ченым способом имеет болыпзпо чувстви-рез нуль.

г;

о S/1 ая, ,,i3us. я А в;5;,;ма

f iil-/Ef,/,amH.s9.

/fstl l 3,l,omnM

/fstl l 3,l,omnM

0,5

ft зя/г ./

,5

,5

libpaA

-8,5

ffijJ

и «

ecuua/tuspaip

W9дnoZ M

Фиг. г

Составитель Шубин Редактор Н.Бобкова Техред И.Попович

Заказ 885/48Тираж 73 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Корректор С. Шекмар

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) технике и предназначено для измерения разности фаз (Ф) между гармоническими составляющими сложного СВЧ-сигиала на выходе лампы бегущей волны. С целью уменьшения погрешности и увеличения чувствительности измеряют разность Ф между гармоническими составляющими сложного сигнала, пиковые значения сигнала в положительный и отрицательный полупёриоды, измеренные величины складывают, строят зависимость суммарного сигнала от указанного измене-, ния Ф сложного сигнала и определяют искомую разность Ф по точке экстремума. В описании изобретения дана . схема устройства, реализующего способ. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. о S (Л