Устройство для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ-сигнала Советский патент 1987 года по МПК G01R21/06 

ного сигнала, блок перестройки 10 магнитной системы, калибратор 11, согласованную нагрузку 12, блок стабилизации (БС) 13 поля, блок сопряжения 14 и блок преобразования 15 частоты. В процессе измерения ФИ 1 работает в режиме гармонической модуляции резонансной частоты и осуществляет преобразование импульсного СВЧ-сигнала в низкочастотный импульсный сигнал с той же огибающей, максимальное значение которого пропорционально импульсной мощности СВЧ-сигнала. Этот преобразованный сигнал

1

Изобретение относится к измерительной технике СВЧ-частот и может быть использовано в автоматизированных системах контроля импульсной мощ ности и частоты генераторов СВЧ- импульсов различного назначения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ-сигнала; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока стабилизации поля.

Устройство для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ-сигнала содержит феррй- товый преобразователь 1, связанный с ним электромагнит 2, модулятор 3, фильтр 4 нижних частот, блок 5 обработки преобразованного сигнала, сос тоящий из фильтра 6 верхних частот, аттенюатора 7, усилителя 8 преобразованного сигнала и пикового детектора 9, блок 10 перестройки магнитной системы, калибратор 11, согласованну нагрузку 12, блок 13стабилизации поля, блок 14 сопряжения и блок 15 преобразования частоты.

Блок 13 содержит резонансный усилитель-ограничитель 16, фазовый компаратор 17, фазовращатель 18 и усилитель 19. .

Устройство для селективного по частоте измерения пикового значения

55938

после обработки в ВО 5 поступает через блок сопряжения 14 на выход устр-ва и далее на внешнее отсчетное устр-во для индикации импульсной мощности. При этом сигнальный выход ФП 1 нагружен на согласованную нагрузку 12, благодаря чему снижается погрешность рассогласования и тем самым повьштается точность измерения. Устр-во по п. 2, ф-лы отличается выполнением БС 13, с помощью которого осуществляется точная настройка ФП 1 на частоту заполнения импульсного СВЧ-сигнала. 1 .з.п. ф-лы, 2 ил.

5

5

0

5

0

мощности СВЧ-сигнала работает следующим образом.

Измерительный СВЧ-сигнал, импульсную мощность и частоту заполнения которого требуется измерить, поступает на первый вход ферритового преобразователя 1, Ферритовый преобразователь 1 представляет собой магнит- Hbtfi детектор, выполненный в виде сферического ферритового резонатора, окруженного спиральной обмоткой. Маг- нитньЕЙ детектор выполнен в линию передачи и находится в магнитном поле. Частота настройки ферритового преЬб- разователя 1 зависит от напряженности

этого ПОЛЯ.

Процесс измерения начинается при подаче на третий вход блока 14 от внешнего управляющего устройства управляющей команды, которая с блока 14 преобразуется в аналоговую форму и поступает на первый вход блока 10. Блок 10 начинает вырабатывать пилообразный ток, поступающий на электромагнит 2, в магнитном поле которого находится магнитный детектор ферритового преобразователя 1. Магнитное доле электромагнита 2 под действием пилообразного тока изменяется, обуславливая перестройку частоты ферритового преобразователя 1.

t

Одновременно на второй (модулирующий) вход ферритового преобразователя 1 (на обмотку магнитного детектора) через фильтр 4, подавляющий вые

шие гармоники частоты модуляции, подается гармонический модулирующий сигнал частотой F, формируемьй модулятором 3, при этом ферритовый преобразователь 1 работает в режиме гармонической модуляции резонансной частоты. При настройке ферритового преобразователя 1 на частоту заполнения импульсного СВЧ-сигнала на обмотке магнитного детектора появляетс ЭДС, наведенная колебаниями продольной составляющей намагниченности сферического ферритового резонатора, величина которой пропорциональна квадрату напряженности магнитного поля СВЧ-сигнала, а спектр содержит гармоники частоты модуляции. Таким образом, ферритовый преобразователь 1 осуществляет преобразование импульсного СВЧ-сигнала в низкочастотный импульсный сигнал с той же огибающей, максимальное значение которого пропорционально импульсной мощности СВЧ-сигнала.. Преобразованный сигнал, выделяющийся на первом выходе ферритового преобразователя 1 (на обмотке магнитного детектора), поступает на фильтр 6 блока 5. Фильтр 6 подавляет модулирующий сигнал частотой F и пропускает преобразованный сигнал частотой 2F. Таким образом, из спектра преобразованного сигнала выделяется вторая гармоника частоты модуляции.

Аттенюатор 7 и усилитель 8 предназначены для сопряжения динамических диапазонов ферритового преобразователя 1 и пикового детектора 9. Сигнал с выхода пикового детектора 9 через блок 14 поступает на его четве тый выход и далее на внешнее отсчет- ное устройство для индикации импульсной мощности.

Точная настройка ферритового преобразователя -1 на частоту заполнения импульсного СВЧ-сигнала и.измерения частоты заполнения обусловлена тем, что в результате гармонической модуляции резонансной частоты ферритового преобразователя 1. импульсный СВЧ- сигнал вблизи ферромагнитного резонатора модулирован по амплитуде с частотой модулирующего сигнала F, причем глубина и фаза модуляции зависят от величины и знака расстройки резонансной частоты ферритового преобразователя 1 и от частоты заполнения измеряемого СВЧ-сигнала. При это преобразованный сигнал, выделяющийся

10

15

20

30

дд

559384

на первом выходе ферритового преобразователя 1 (на обмотке магнитного детектора), модулирован по фазе. С

второго дополнительного выхода усилителя 8 сигнал частотой 2F поступает на первый вход блока 13, осуществляющего автоматическую подстройку частоты ферритового преобразователя 1. На второй вход блока 13 с второго выхода калибратора 11 поступает опорное напряжение частотой 2F. Калибратор 11 осуществляет удвоение поступающей на его второй вход частоты F модулирующего сигнала с выхода модулятора 3. Блок 13 работает таким образом, что при совпадении резонансной частоты ферритового преобразователя 1с частотой заполнения импульсного СВЧ- сигнала напряжение на его выходе равно нулю. При отличии частот на выходе блока 13 вырабатывается напряжение ошибки, величина и знак которой зависят от величины и знака расстрой25 ки. Напряжение ошибки поступает на второй вход блока 10, который осуи(е- ствляет точную настройку резонансной частоты ферритового преобразователя 1 на частоту заполнения импульсного СВЧ-сигнала путем подачи на четвертый вход ферритового преобразователя 1 (на обмотку электромагнита 2) соответствующего тока перестройки. Величина этого тока при точной настройке резонансной частоты фер-ритового преобразователя 1 пропорциональна частоте заполнения импульсного СВЧ- сигнала. Напряжение, пропорциональное току перестройки электромагнита 2, с второго выхода блока 10 поступает на блок 15, который в момент точной настройки вырабатывает напря сение, пропорциональное частоте заполнения . импульсного СВЧ-сигнала. Это.напряжение через блок 14 поступает на его пятый выход и далее на внешнее отсчет- ное устройство для измерения частоты. Точное соответствие выходного напряжения блока 10 частоте заполнения импульсного СВЧ-сигнала устанавливается при градуировке устройства для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СБЧ-сиг- нала.

При подготовке к измерениям и периодически в процессе измерения производится автомат гческая коррекция коэффициента усиления блока 5, для чего по управляющей команде, посту35

45

50

55

пающей на третий вход блока 1А от внеганего управляющего устройства, осуществляется подключение калибратора 11 к третьему (модулирующему) входу (к обмотке магнитного детектора) ферритового преобразоЕШтеля 1, при этом модулиру101ций, сигнал на его второй (модулирую ций) вход от фильтра 4 не подается. Таким образом, на третий (модулирующий) вход ферритового преобразователя 1 подается сигнал калибровки, который, пройдя через обмотку магнитного детектора ферритового преобразователя 1 и через блок 5 поступает на первый

рход блока 14, где сравнивается с номинальным значением, полученным при градуировке. Блок 14 вырабатывает напряжение ошибки, поступающее на вход управления усилителя 8 и осуществляющее автоматическую регулировку усиления блока 5,,

Кроме этого, при подготовке к измерениям и периодически в процессе измерения осуществляется автоматическая установка нуля при отсутствии на первом входе ферритового преобразователя 1. импульсного СВЧ-сигнала. При этом блок 14 осуществляет сравнение выходного напряжения; пикового детектора 9 с нулевым уровнем и вырабатывает напряжение ошибки, компенсирующее выходное напряжение пикового детектора 9„

Второй (сигнальный) выход ферритового преобразователя 1 нагружен на согласованную нагрузку 12, в результате чего снижается погрешность рассогласования и тем cai n-i s i повышается точность измерения,

В состав блока 13 входит разонан- сньш усилитель-ограничитель , KQTO рый позволяет поддерживать амплитуду фазомодулированного сигнала, поступающего с второго дополнительного выхода усилителя 8; равной амплитуде опорного сигнала, поступаюш.его с выхода калибратора 11, в результате чего снижается составляющая погрешности, обусловленная нестабильностью амплитуды фазомодулированного сигнала .

Блок 13 работает следующим образом.

Модулированный по фазе сигнал с второго дополнительного выхода усилителя 8 через резонансный усилитель- ограничитель 16 поступает на сигналь

559386

ный вход фазового компаратора 17, на опорный вход которого через фазовращатель 18 поступает сигнал с второго выхода калибратора 11. Фазовый 5-.

компаратор 1/ настраивается с помощью

фазовращателя 18 таким образом, что в момент равенства частоты настройки ферритового преобразователя 1 частоJO те заполнения импульсного СВЧ-сигнала напряжение на его выходе равно нулю, благодаря чему обеспечивается компенсации постоянного фазового сдвига модулированного по фазе сигнала.

15 При расстройке частоты знак и величина выходного напряжения фазового компаратора 17 зависят от знака и величины расстройки частоты. Это напряжение усиливается усилителем

20 19 и далее поступает в блок 14 и блок 10, который осуЕ1ествляет точную настройку ферритового преобразователя 1 на частоту заполнения им- пулксного СВЧ-сигнала. Стабилизация

25 амплитуды модулированного по фазе

сигнала в резонансном усилителе-ограничителе 16 приводит к стабилизации параметров фазового компаратора 17 и к повьпиению устойчивости и чувст30 вительтюсти автоматической перестройки частот1 1 и, как следствие, к повышению точности измерения.

0

Формула изобретения

1, Устройство для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ-сигнала, содержащее фер- ритовый преобразователь, связанный с ним электромагнит, первый вход ферритового преобразователя является входом устройства, второй вход через фильтр нижних частот соединен с первым выходом модулятора, третий вход - g с первым выходом кгшибратора, а обмотка электромагни а соединена с первым вьгходом блока перестройки магнитной системь, первый выход ферритового пре- образователя подключен к входу блока , обработки преобразованного сигнала, состоящего из последовательно соединенных фильтра верхних частот, аттенюатора, усилителя преобразованного сигнала и пикового детектора, выход которого соединен с первым входом блока сопряжения, второй вход блока сопряжения через блок преобразования частоты соединен с вторым выходом блока перестройки магнитной системы.

0

5

а третий вход является управляющим входом устройства, первый выход блока сопряжения подключен к входу управления усилителя преобразованного сигнала, второй выход - к первому входу блока перестройки магнитной системы, третий выход - первому входу калибратора, четвертый и пятьй выходы являются выходами устройства, а шестой выход подключен к входу модулятора, блок стабилизации поля, выход которого подсоединен к второму входу блока перестройки магнитной системы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, второй дополнительный выход усилителя преобразованного сигнала соединен с первым, измерительным входом блока стабилизации поля, второй дополнительный выход калибратора подключен к второму, опорному, входу блока стабилизации поля, второй дополнительный, выход последнего

му входу блока сопряжения, второй дополнительньм выход модулятора под соединен к второму дополнительному входу калибратора, а к второму вых ду ферритового преобразователя подключена введенная согласрванная на грузка.

10

, 1, о т л и что блок ста

15

20

2. Устройство по п, чающееся TeMj лизации поля содержит резонансный усилитель-ограничитель, вход котор является первым, измерительным, вх дом блока, фазовращатель, вход Кот рого является вторым, опорным, вхо блока, фазовьм компаратор к сиг-; нальному и опорному входам которог подсоединены соответственно выход разонансного усилителя-ограничител и выход фазовращателя, и усилитель первый выход которого является пер вым выходом блока, второй выход - вторым выходом блока, а вход подкл

подключен к четвертому дополнительно- 25 чен к выходу фазового компаратора,

OmSjj.B

16

От6л.12

18

Редактор Л, Веселовская

uz.Z

Составитель М. Кромин Техред А.Кравчук

Заказ 5790/40Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

му входу блока сопряжения, второй дополнительньм выход модулятора подсоединен к второму дополнительному входу калибратора, а к второму выходу ферритового преобразователя подключена введенная согласрванная нагрузка.

, 1, о т л и - что блок стаби-

2. Устройство по п, чающееся TeMj лизации поля содержит резонансный усилитель-ограничитель, вход которого является первым, измерительным, входом блока, фазовращатель, вход Которого является вторым, опорным, входом блока, фазовьм компаратор к сиг-; нальному и опорному входам которого подсоединены соответственно выход разонансного усилителя-ограничителя и выход фазовращателя, и усилитель, первый выход которого является первым выходом блока, второй выход - вторым выходом блока, а вход подклюНа5л.Ю

77

13

Ha5nJit,

Корректор А. Зимокосов

Изобретение относится к измерительной технике СЕЧ. Цель изобретения - повьшение точности измерения. Устр-во содержит ферритовый преобразователь (ФП) 1, электромагнит 2, модулятор 3, фильтр 4 нижних , блок обработки (ВО) 5 преобразованВнешнее 8меш- c jemffoeycm- f о упр. ройстдо Pf (/етройстда