СВЧ-амплифазометр Советский патент 1987 года по МПК G01R29/08 

1

Изобретение относится к измерительной технике сверхвысоких частот и может использоваться для измерения амплитуды и фазы сигнала, а также при исследовании излучающих систем.

Цель изобретения - повышение точности измерение амплитуды и фазы и повышение производительности измерений.

На чертеже приведена структурная электрическая схема СВЧ-амплифазЬ- метр.а.

СВЧ-амплифазометр содержит модуля1350627 В первом такте фазовый сдвиг, вносимый управляемым дискретным СВЧ-фа- зовращателем 3, равен нулю и опорный сигнал поступает на вход смесителя 2 с начальной фазой. С выхода смесителя 2 сигнал частотой to, поступает на вход полосового фильтра 5, настроенного на эту частоту, усиливается уси10 лителем 6, подается на входы амплитудного детектора

и синхронного

детектора 8, опорным сигналом для которого является сигнал с выхода генератора 4. На выходе Синхронного

тор 1, смеситель 2, управляемый диск- is детектора 8 сигнал может иметь поло- ретный СВЧ-фазовращатель 3, генера- жительную или отрицательную полярнос- тор 4 модулирующего напряжения, поло- ти в зависимости от синфазности или совой фильтр 5, усилитель 6, ампли- противофазности опорного и измеряемо- тудный детектор 7, синхронный детектор 8, интегратор 9 со сбросом, компаратор 10, аналого-цифровой преобра20

го сигналов частотой w, , что з свою очередь определяется знаком измеряемой квадратуры.

зователь 11 с изменяемым шагом квантования, аналоговый коммутатор 12, первый 13 и второй 14 источники опорного напряжения, блок 15 синхрониза- 25 ра 10. Таким образом, происходит опции и блок 16 обработки и. индикации, включающий в себя первый 17 и второй 18 блоки памяти, лервый 19 и второй 20 умножающие цифроаналоговые преобразователи, первый 21 и второй 22 уп- ЗО тора 7 сигнал поступает на вход инределение знака измеряемой квадратуры и ему ставится в соответствие определенный цифровой логический уровень. С выхода амплитудного детекравляемые дискретные фазовращатели, сумматор 23, формирователь 24 синусоидальных опорных напряжений, измерители амплитуды 25 и фазы 26.

СВЧ--амплифазометр работает следующим образом.

Измеряемый сигнал, поступающий на измерительный вход СВЧ-амплифазо- метра, модулируется в модуляторе 1 сигналом низкой частоты u)., генератора 4 и поступает на вход смесителя 2, на второй вход которого через управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель 3 поступает опорный СВЧ-сигнал. На выходе смесителя 2 получается сигнал частотой ы , пропорциональный по амплитуде квадратуре измеряемого СВЧ-сигнала. Процесс измерения квадратур СВЧ-сигнала происходит за два такта. Управление работой СЕЧ- амплифазометра осуществляется блоком 15, который представляет собой генератор временных импульсов, полярност длительность и взаимное положение которых во времени определяют nocxte- довательность выполнения соответствующих операций отдельными элементами схемы.

10 лителем 6, подается на входы амплитудного детектора

и синхронного

детектора 8, опорным сигналом для которого является сигнал с выхода генератора 4. На выходе Синхронного

детектора 8 сигнал может иметь поло- жительную или отрицательную полярнос- ти в зависимости от синфазности или противофазности опорного и измеряемо-

го сигналов частотой w, , что з свою очередь определяется знаком измеряемой квадратуры.

Полярность сигнала определяется.и приводится к логическим уровням диф- ровых элементов с помощью компаратора 10. Таким образом, происходит оптора 7 сигнал поступает на вход инределение знака измеряемой квадратуры и ему ставится в соответствие определенный цифровой логический уровень. С выхода амплитудного детек

5

0

5

0

5

тегратора 9, управляемого блоком 15, и далее на аналоговый вход аналого- цифрового преобразователя 11. По окончании интегрирования интегратор 9 переводится синхроимпульсом с блока 15 в режим хранения. Этот же импульс одновременно запускает аналого- цифровой преобразователь 11.

К входу опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя 11 с помощью аналогового коммутатора 12, управляемого блоком 15, подключен источник 13 опорного напряжения. Аналого-цифровой преобразователь 11 обеспечивает изменение веса младшего разряда в зависимости от уровня опорно-, го напряжения. Цифровая информация с его выхода поступает на первый вход блока 16 и далее на блок 17, куда также подается код знака измеренной квадратуры с выхода компаратора 10. Запись этой информации в блок 17 стробируется синхроимпульсом, вырабатываемым блоком 15.. Цифровой код измеренной квадратуры А cos i/ представляет (n+l)-разрядное слово, где старший (п+1)-й бит является знаковым, а остальные п - информационными

цифрового преобразонателя 11),

Во втором такте происходит измерение второй.квадратуры. При этом по управляющему сигналу блока 15 управляемый дискретный СЕЧ-фазовращатель 3 переключается в состояние, при котором вносимый им фазоиый сдвиг ра- вен 90, и опорный сигнал поступает на вход смесителя 2 с фазой, отличающейся от фазы опорного сигнала в первом такте на 90.

При прохождении через управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель 3 ампли туда опорного сигнала уменьшается, что приводит к уменьшению амплитуды сигнала, снимаемого с выхода смесителя 2, и, следовательно, величины измеряемой квадратуры. Уменьшение ве- личины измеряемой квадратуры компенсируется тем, что во втором такте к входу опорного напряжения аналого- цифрового преобразователя 11 аналоговым коммутатором 12 подключается onop-Z5 формирователя 24 поступает сигнал.

ное напряжение с выхода источника 14 опорного напряжения величиной Б,

сдвинутый по фазе на 90 относитель но сигнала,, поступающего на управля щий вход управляемого дискретного фазовращателя 21. Выходной сигнал

причем В, 7

где В, - величина

опорного напряжения источника 13 в

первом такте. Величина опорного нап- зо умножающего цифроаналогового преобряжения В выбирается такой, чтобы изменением шага квантования компенсировать уменьшение амплитуты измеряемого сигнала второй квадратуры A,s in ф вызванное уменьшением опорного СВЧ- сигнала при прохождении через управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель 3. Код измеренного сигнала второй квадратуры поступает на второй вход блока 16 и далее на блок 18.

Дальнейшее преобразование цифрово информации о квадратурах СВЧ-сигнала в аналоговую не синхронизировано во времени и осуществляется по мере поступления цифровой информации.

С выходов блока 17 параллельный код амплитуды измеренной квадратуры в виде п-разрядного слова поступает на цифровые входы умножающего цифро- аналогового преобразователя 19, для которого, аналоговым опорным сигналом является напряжение A,jCosL02t, поступающее с аналогового выхода управля емого дискретного фазовращателя 21, где AJ - постоянная амплитуда, Шо- частота, в общем случае cOj ы, , или AjCos(u,,t: + 180°), что зависит . от кода знака измеренной квадратуры. Код знака (п+1)-й бит слова с выхода

вход управляемого дискретного фазовращателя 21. На аналоговый вход управляемого фазовраш,ателя 21 поступает напряжение с одного из выходов формирователя 24, который представляет собой генератор синусоидальных сигналов частотой Uj и постоянной амплитуды,. два выхода с относительным сдвигом фаз выходных сигналов 90. Выходной аналоговый сигнал умножающего цифроаналогового преобразователя 19 имеет вид

и qi AjCosio t После- окончания второго такта измерения код амплитуды измеренной квад ратуры поступает на цифровой вход умножающего цифроаналогового преобразователя 20, а код знака квадратуры - на управляющий вход управляемого дискретного фазовращателя 22. На аналоговый вход управляемого дискретного фазовращателя 22 с второго выхода

сдвинутый по фазе на 90 относительно сигнала,, поступающего на управляющий вход управляемого дискретного фазовращателя 21. Выходной сигнал

35

разователя 20 имеет вид

и А.,sin ч ),t, На выходе сумматора 23 получаем

аналоговый сигнал I

и J. КА А , cos ( tOj с - Lf) ,

где К - коэффициент пропорциональности.

Амплитуда и фаза полученного сиг- 4Q нала пропорциональны амплитуде и фазе СВЧ-сигнала и измеряются измерителями 25 и 26. Опорным сигналом при этом является сигнал, вырабатываемый формирователем 24. Частота Wj выбидр рается произвольно и ограничивается частотными характеристиками применяемых элементов и измерителями 25 и 26. По завершении формирования- сигнала Ui блок 15 вырабатывает запускающий

-,. имц.ульс для измерителей 25 и 26 си1- нала.

Таким образом, СВЧ-амплифазометр позволяет повысить точность .измерения квадратур СВЧ-сигнала зй счет

компенсации потерь в управляемом дискретном СБЧ-фазовращателе 3 с помощью аналого-цифрового преобрЪзовате- ля 1 Г С изменяемым шагом квантования и повысить производительность

измерений благодаря обеспечению непосредственного цифрового отсчета амплитуды и фазы.

Формула изобретения

1. СВЧ-амплифазометр, содержащий последовательно соединенные модулятор, смеситель, полосовой фильтр, усилитель и синхронньш детектор, ге- нератор модулирующего напряжения, подключенный к модулирующему входу модулятора и опорному входу синхронного детектора, управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель, выход которого подсоединен к гетеродинному входу смесителя, а вход является опорным входом СВЧ-амплифазометра, также аналого-цифровой преобразователь, блок обработки и индикации и блок синхро- низации, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами управляемого дискретного СВЧ-фазовращателя и аналого- цифрового преобразователя, при этом вход модулятора является измерительным входом СВЧ-амплифазометра, о т- личающийся тем, что, с це

лью повьшения точности измерений, выход усилителя через введенные последовательно соединенные амплитудный детектор и интегратор со сбросом подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу блока обработки и индикации, выход синхронного детектора через введенный компаратор подключен к второму входу блока обработки и индикации, аналого-цифровой преобразователь выполнен с изменяемьм шагом квантования, при этом его опор-

ный вход соединен с выходом введенного аналогового коммутатора, к двум входам которого подключены соответственно введенные первый и второй ис- 45 и измерителя фазы.

Редактор П,Гереши

Составитель М,Кромин Техред Л.Олийнык

Заказ 5283/47

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, А

0

5

5

точники опорного напряжения, второй и третий выходы блока синхронизации соединены с соответственно управляющими входами интегратора со сбросом, аналогового коммутатора и блока обработки и индикации,

2, СВЧ-амплифазометр по п, 1, о т- личающийск тем, что, с целью повышения производительности измерений, блок обработки и индикации содержит последовательно соеди- ненные первый блок памяти, первый умножающий цифроаналоговый преобразователь, сумматор и измеритель амплитуды, последовательно соединенные второй блок памяти и второй умножающий цифроаналоговый: преобразователь, выход которого подключен к второму входу сумматора, первый и второй управляемые дискретные фазовращатели, входы которых подсоединены соответственно к выходам формирователя синусоидальных опорных напряжений, выходы - к опорным входам соответственно первого и второго умножающих цифроаналоговых преобразователей, а управляющие входы - к вторым выходам соответственно первого и второго бло

динен с памяти.

ков памяти, и измеритель фазы, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а второй вход - с входом второго управляемого дискретного фазовращателя, при этом первый вход первого блока памяти, являющийся пер- вым входом блока обработки и индикации, соединен с первым входом второго блока памяти, второй вход второго блока памяти, являющийся вторым входом блока обработки и индикации, сое- вторым входом первого блока а управляющий вход блока обработки и индикации подсоединен к управляющим входам первого и второго блоков памяти, измерителя амплитуды

Корректор С.Шекмар

Изобретение обеспечивает повышение точности измерения амплитуды и фазы и повышение производительности труда при проведении измерений. СВЧ- амплифазометр содержит модулятор 1, смеситель 2, управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель (УДФВ) 3, генератор 4 модулирующего напряжения, полосовой фильтр 5, усилитель 6, амплитудный детектор 7, синхронный детектор 8, интегратор 9 со сбросом, компаратор 10, АЦП 11 с изменяемым шагом квантования, аналоговый коммутатор 12, источники 13 и 14 опорного напряжения, блок 15 синхронизации и блок 16 обработки и индикации, состоящий из блоков 17 и 18 памяти, умножающих ЦАП 19 и 20, управляемых дискретных фазовращателей 21 и 22, сумматора 23, формирователя 24 синусоидальных опорных - напряжений, измерителя 25 амплитуды и измерителя 26 фазы. На выходе смесителя 2 формируется сигнал частотой UI , пропорциональный по амплитуде квадратуре измеряемого СВЧ-сигна- ла. Процесс измерения квадратур СВЧ- сигнала происходит за два такта. В первом такте, когда измеряется первая квадратура, фазовый сдвиг, вносимый УДФВ 3, равен нулю и опорный сигнал поступает на смеситель 2 с начальной фазой. Во втором такте при измерении второй квадратуры фазовый сдвиг равен 90°. Точность измерения квадратур СВЧ-сигнала повышается за счет компенсации потерь Б УДФВ 3 с помощью АЦП 11. 1 3.п. ф-лы, 1 ил. сл оо ел О 05 ю