Изобретение относится к радиоизмерительной технике СВЧ-диапазона и может быть использовано для измерения модуля и фазы коэффициентов отражения и передачи СВЧ-устройств миллиметрового диапазона.
Цель изобретения - расширение частотного диапазона и увеличение диапа зойа перестройки частоты исследуемого сигнала.
На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема устройства для измерения амплитудных и фазовых параметров СВЧ-устройств; на фиг,2 - структурная электрическая схема второго гетеродина; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.
Устройство содер жит генератор 1 качаклдейся частоты, первый 2, второй 3, третий 4 и четвертый 5 направленные ответвители, детектор 6, аттенюатор 7, фазовращатель 8, первый 9 и второй 10 смесители, блок 11 синхронизации, первый 12 и второй 13 гетеродины, первьй и второй 15 делители мощности, первый 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 развязывающие элементы, первый 20 и второй 21 балансные смесители, первый 22 и второй 23 полосовые фильтры, первый 24 и второй 25 СВЧ-первключатели, первую 26 и вторую 27 согласованные Нагрузки, исследуемое СВЧ-уст ройство 28, индикатор 29, Второй гетеродин содержит первьй 30, второй 31 и п-й 32 генераторы СВЧ-сигнала, СВЧ-коммутатор 33, управляющий блок 34
Устройство работает следующим образомо
Генератор 1 качающейся частоты является источником СВЧ-сигнала сантиметрового диапазона и предназна- чен для задания полосы качания частоты исследуемого сигнала. Гетеродин 13 является п-канальным источником сигнала миллиметрового диапазона волн. Каждый генератор СВЧ-сигнала настроен на одну фиксированную частоту. Разность частот выходного сигнала каждого СВЧ-генератора равна диапазону перестройки генератора 1 качающейся частоты. Коммутацию выходных сигналов генерато ов 30-32 СВЧ-сигнала осуществляет СВЧ-коммутатор 33, управляемый блоком 34, Гетеродин 13 совместно с делителем 15
5
0
5
0
5
0
35
40
45
50
55
мощности, развязывающими элементами 18 и 19 и балансными смесителями 20 и 21 представляет собой преобразователь частоты. При этом в балансном смесителе 20 в результате смешивания сигналов генератора 1 качающейся частоты гетеродина 13 образуется в том числе и сигнал суммарной частоты f + + f-f (f частота сигнала генератора 1 качающейся частоты, f г частота сигнала гетеродина), которьй выделяется с помощью полосового фильтра 22 и поступает в кольцевой измерительный тракт.
На выходе измерительного тракта полосовой фильтр 23 отфильтровывает сигнал суммарной частоты, что необходимо для повьшения точности измерения фазовых параметров. В балансном смесителе 21 происходит обратное преобразование частоты. В этом случае на его выходе с помощью пос теду- ющего тракта передачи сантиметрового диапазона выделяется сигнал разностной частоты (fc + fp) - fr fc. В результате введения преобразователя частоты появляется возможность заменить синтезатор частот достаточно простыми генераторами качающейся и фиксированных частот.
Принцип образования измерительного сигнала миллиметрового диапазона поясняется фиг, 3,, на которой приведены следую11 ие обозначения: fcw«« f с ллакс минимальная и максимальная частоты полосы качания генератора качагацейся частоты: f п, f п гз частоты выходных сигналов Генераторов 30-32 СВЧ-сигнала,
Обработку сигналов измерительной информации после обратного преобразования частоты можно вести в более низком сантиметровом диапазоне„
Увеличение диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала осуществляется с помощью введения п генераторов 30-32 СВЧ-сигнала миллиметрового диапазона, настроенных на частоты, разность между которыми выбирается равной максимальной частоте качания генератора 1 качающейся частоты. Подключение выходов генераторов 30-32 к входам балансных смесителей 20 и 21 осуществляется управляющим блоком 34 с помощью СВЧ-коммутатора 33. Запуск управляющего блока 34 может осуществляться как оператором, так и по команде блока управления, входящего в
состав генератора 1 качающейся частоты (функциональная связь на фиг. 1 не показана),
Введение развязывающих элементов 18 и 19 способствует повышению точт ности измерения фазовых параметров СВЧ-устройств,так как они препятствуют проникновению сигналов измерительной информации с входа исследу- емого СВЧ-устройства на его выход по цепи гетеродинного сигнала.
Гетеродин 12, делитель 14 мощности, развязьюающие элементы 16 и 17, смесители 9 и 10 представляют собой второй преобразователь частоты, служащий для преобразования СВЧ-сигна- ла сантиметрового диапазона на низкую промежуточную частоту. В результате второго преобразования частоты для вьделения и обработки сигналов измерительной информадаи применен низкочастотный индикатор амплитудных и фазовых параметров. Стабилизация второй промежуточной частоты .осущест- вляется с помощью блока 11 синхронизации, который управляет частотой выходного сигнала гетеродина 12 таким образом, что промежуточная частота на выходе смесителя 9 остается по- стоянкой.
Дня уменьшения неравномерности выходного сигнала генератора 1 качающейся частоты применена система автоматической регулировки мощности (АРМ), состоящая из направленного ответвите- ля 3, детектора 6 и встроенного в генератор 1 качающейся частоты p-i-n аттенюатора, ослабление сигнала в котором зависит от уровня продетектиро- ванного сигнала, поступающего с детектора 6.
Направленный ответвитель 2 служит для создания опорного сигнала. СВЧ- переключатели 24 и 25, направленные ответвители 4 и 5, согласованные нагрузки 26 и 27 представляют собой совместно с исследуемым СВЧ-устрой- ством кольцевой измерительный тракт, который в зависимости от положения СВЧ-переключателей 24 и 25 позволяет измерять амплитудные и фазовые параметры передачи и отражения при прямом и обратном распространении через исследуемое СВЧ-устройство HajiepH - тельного сигнала. Так, при измерении параметра S выход полосового фильтра 22 посредством СВЧ-переключателя 24 подключен к входу основного каяа
Q
g о 5 Q
Q
5
ла направленного ответвителя 4, а выход основного канала направленного ответвителя 5 подключен к входу согласованной нагрузки 26. Выход вторичного канала направленного ответвителя 5 посредством СВЧ-переключателя 25 подключен к входу полосового фильтра 23, а выход вторичного канала направленного ответвителя 4 - к входу согласованной нагрузки 27.
Аттенюатор 7 и фазовращатель 8 служат для выравнивания амплитуд сигналов в опорном и измерительном каналах и электрических длин опорного и измерительного каналов.
Перед началом измерений производится калибровка устройства. В зтом случае вместо исследуемого СВЧ-устройства 28 включается четырехполюсник с единичной матрицей рассеяния
1 О -1 LO 1 J
СВЧ-переключатели 24 и 25 устанавливаются в положение, при котором обеспечивается измерение параметров передачи. Управляющий блок 34 устанавливается в положение, при котором к выходу СВЧ-коммутатора 33 подключен вы- ход генератора 30 СВЧ-сигнапа.
В этом случае с выхода генератора 1 качающейся частоты на вход балансного смесителя 20 поступает измерительный сигнал
- e(t) (и)сГ- + Чо). (1) часть которого ответвляется с помощью направленного ответвителя 2. Ответвленный сигнал, пройдя через основной канал направленного ответвителя 3, аттенюатор 7, фазовращатель 8, поступает на вход смесителя 9:
) /ь„, /i cosCco t+M ./). (2)
где fi,j- переходное ослабление направленного ответвителя 2; j - ослабление, вносимое аттенюатором 7;
VIф- фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 8.
На второй вход смесителя 9 от гетеродина 12 подается сигнал
e,i(t) Е „ cos(ujr,t + Ч,,), (3)
где ЕГ,И амплитуда и начальная фаза выходного сигнала гетеродина 12.
В результате частотного преобразования на выходе смесителя 9 руется опориьй сигнал промеж точный частоты:
e,(t) Е р,„, -/ь, cos(u),)t.
+ f. ,
(4)
где Е - амплитуда сигнала разност ной частоты.
Этот сигнал поступает на вход опорного канала индикатора 29,
На второй вход балансного смесителя 20 поступает с выхода гетеродина 13 сигнал
erj(t) (u)rit -5-Uri ), (5)
где Ef- Hifr- - амплитуда и начальная фаза выходного сигнала гетеродина 13
В ре,ультате частотного преобразователя сигнала (1) в балансном смесителе 20 на его выходе с поЪющью
Регулировкой ослабления аттенюатора 7 добиваются равенства амплитуд сигналов (4) и (9), поступающих на входы опорного и измерительного каналов индикатора 29:
Е v р f но PC ,
а регулировкой вносимого фазовращателем 8 фазового сдвига добиваются равенства
Ч о 4i 0 - l + .
или
15
Ф Ч,
Процесс калибровки по параметрам отражения осу1дествляется аналогичным образом,
2Q В процессе измерения амплитудных и фазовых параметров вместо четырехполюсника в измерительный тракт включается исследуемое СВЧ-устройство. Б этом случае на вход измерительного
Изобретение относится к радиоизмерениям. Цель изобретения - расширение частотного диапазона и увеличение диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала Устройство сот держит г-р 1 качающейся частоты, направленные ответвители 2-5, детектор 6, аттенюатор 7, фазовра1чатель 8, смесители, 9 и 10, блок синхронизации 11, гетеродины 12 и 13, делители 14 и 15 мощности, развязывающие эл-ты 16-19, балансные смесители 20 и 21, полосовые фильтры 22 и 23, СБЧ-пере- ключатели 24 и 25, согласованные нагрузки 26 и 27, исследуемое СВЧ- устр-во 28 и индикатор 29 В устр-ве осутцествляется обратное преобразование частоты, после чего производится обработка сигналов измерительной информации, В устр-ве используется система автоматической регулировки мощности. Вьделение и обработка измерительной информации об амплитудных и фазовых параметрах исследуемого СВЧ-устр-ва 28 осуществляется в индикаторе 29.На его экране производится регистрация измеряемых параметров в исифровой и панорамной формах. Устр- во по п, 2 ф-лы отличается выполне- нием гетеродина ЛЗ. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. (Л 4: 4 Ю СО СО ел
полосового фильтра 22 вьщеляется сиг- 25 канала индикатора 29 поступает сигнал
нал суммарной частоты
) Е ,,со5(ыс+ - r)t
(6).
где Е р- а литуда сигнала ной частоты5 который после прохождения четьфехполюс- ника с единичной -матрицей рассеянид получает дополни- тельньй фазовый сдвиг 1| , обусловленный электрической длиной кольцевого измерительного тракта, при этом сигнал, поступающий на вход балансного смесителя 21 - описывается вь1ражением
3 E,cosUwc+w i)t %-и/гг- - .l(7)
В результат е преобразования частоты сигнала (7) в балансном смеси- теяе 21 на его выходе присутствует сигнал разностной частотной, вьделя- емый последующим трактом передачи;
e4(t) E,,pcos(u.ct + if +4 ) (8)
После преобразования частоты сигнала (8) с помощью смесителя 10 на вход измерительного канала индикатора 29 поступает сигнал
ejCt) E,cos(wt;-ifri)t +,,+ .(9)
el(t) Е
,-ip
(u)c - )r,)t ,
0
(10)
- + 4r,,
30 где ослабление и фазовый
сдвиг, вносимые исследуемым СВЧ-устройствоМо
Вьделение и обработка измерительной .информации об амплитудных и фа- зовых параметрах исследуемого СВЧ- устройства осуществляется в индикаторе 29. Регистрация измеряемых параметров производится на экране индикатора в 1Д1ФРОВОЙ и панорамной фор40
мах.
Форм у л а изобретения
50
1о Устройство для измерения амплитудных и фазовых параметров СВЧ-уст- ройств, содержащее последовательно соединенные генератор, качающейся час тоты, первый направленньй ответвитель второй направленный ответвитель и детектор, которого подключен к входу генератора качаюп1ейся частоты, последовательно соединенные блок синхронизации, первый гетеродин, первый делитель мощности, первьй развязыва- Кйций элемент, первый смеситель и индикатор, второй вход которого через последовательно соединенные второй смеситель и второй развязывающий
el(t) Е
,-ip
(u)c - )r,)t ,
0
(10)
- + 4r,,
где ослабление и фазовый
сдвиг, вносимые исследуемым СВЧ-устройствоМо
Вьделение и обработка измерительной .информации об амплитудных и фа- зовых параметрах исследуемого СВЧ- устройства осуществляется в индикаторе 29. Регистрация измеряемых параметров производится на экране индикатора в 1Д1ФРОВОЙ и панорамной фор
мах.
Форм у л а изобретения
.
1о Устройство для измерения амплитудных и фазовых параметров СВЧ-уст- ройств, содержащее последовательно соединенные генератор, качающейся час- тоты, первый направленньй ответвитель, второй направленный ответвитель и детектор, которого подключен к входу генератора качаюп1ейся частоты, последовательно соединенные блок синхронизации, первый гетеродин, первый делитель мощности, первьй развязыва- Кйций элемент, первый смеситель и индикатор, второй вход которого через последовательно соединенные второй смеситель и второй развязывающий
элемент подключен к BTopobfy выходу первого делителя мопшости, выход первого смесителя подключен к входу блока cHHxpoHHsaipiH, последовательно соединенные первый СВЧ-переключатель, третий направленный ответвитель, второй СВЧ-переключатель и первая согласованная нагрузка, второй выход первого СВЧ-переключателя подключен к второй согласованной нагрузке, а третий выход через четвертьтй направленный ответвитель - к второму входу второго СВЧ-переключателя, второй выход третьего направленного ответ- i вителя и второй выход четвертого направленного являются входами для под- ключения исследуемого СВЧ-устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапа- зона, введены последовательно соединенные аттенюатор и фазовращатель, выход которого соединен с вторым входом первого смесителя, вход аттенюатора - с вторым выходом второго направленного ответвителя, последовательно соединенные первый полосовой фильтр, первый балансный смеситель.
30
3i
Г
третий ра звязывающий элемент, второй делитель мощности, четвертый развя- зьшающий элемент, второй балансньй смеситель и второй полосовой фильтр, вход которого соединен с вторым выходом второго СВЧ-переключателя, выход первого полосового фильтра соединен с входом первого СВЧ-переключателя, вход второго делителя мощности соединен с вькодом введенного второго гетеродина, второй вход первого балансного смесителя соединен с вторым выходом первого направленного ответвителя, выход второго балансного сме- снтел А соединен с вторым входом второго смесителя.
2о Устройство по По 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала, второй гетеродин состоит из п генераторов СВЧ-сигнала, выходы которых подключены к входам СВЧ-коммутатора, управляющим выходом соединенного с управля-, юрщм блоком, выход СВЧ-коммутатора является выходом второго гетеродина.
3
S
33
9 иг. 2
V
«.
s
f
Mi
sV
.
+
HiС :
4- +- § « g
ц.
iw
4
21
«:
«a О
| Воскресенский Л.И | |||
| и др | |||
| Антенны и устройства диапазона миллиметровых волн | |||
| - Изв | |||
| высш | |||
| учебн.заведе НИИ | |||
| Радиоэлектроника, 1985, т | |||
| Видоизменение прибора с двумя приемами для рассматривания проекционные увеличенных и удаленных от зрителя стереограмм | 1919 |
|
SU28A1 |
| Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
| Андрущенко В.Г | |||
| и др | |||
| Измерение параметров радиотехнических цепей.- Мс,: Радио и связь, 1984, с.10. | |||
