Измеритель спектров шумов СВЧ-генераторов Советский патент 1989 года по МПК H03D9/04 G01R21/00 

/

пТ

ч:

ел

о

СП

О itiO

3150

Изобретение относится к технике измерения шумовых составляющих колебаний СВЧ-генераторов, в частности вблизи несущей частоты колебаний. Цель изобретения - увеличение чувствительности и динамического диапазона измерения шумов.

На чертеже представлена структурная электрическая схема измерителя спектров шумов СВЧ-генераторов.

Измеритель спектров шумов СВЧ- генераторов содержит ферритовый вентиль 1, аттенюатор 2 и сумматор 3, смеситель 4, СВЧ-гетеродин 5 с электрической подстройкой частоты, генератор 6 гармоник с первым, вторым и третьим выходами соответственно , k-й и п-й гармоник, первый усилитель 7 колебаний промежуточной частоты, усилитель 8 колебаний дополнительной промежуточной частоты, первый фазовый детектор- 9, усилитель lD низкой частоты, фильтр 11 низкой частоты, второй фазовый детектор 12, усилитель 13 постоянного тока, первый фазовращатель 14 k-й гармоники, второй фазовращатель 15 i-й гармоники, фильтр 16 промежуточной частоты, второй усилитель 17 колебаний промежуточной частоты, анализатор 18 спектра промежуточных частот, а испытуемый СВЧ-генератор 19.

TeHepatop 6 гармоник состоит из высокостабильного генератора 20 гар- МОНИК с первым, вторым и третьим выходами. К первому выходу генератора 20 гармоник подключены посЛедовательно соединенные селектор 21 i-й гармоники и первый дополнительный ат тенюатор 22, к второму выходу - последовательно соединенные селектор 23 k-й гармоники и второй дополнительный аттенюатор 24, а к третьему выходу подключен селектор 25 п-й гармо

НИКИ .

Измеритель работает следующим образом.

На вход смесителя 4 через сумматор 3 поступают сигналы от испытуе- мого СВЧ-генератора 19, подключенного к входу ферритового вентиля 1, и от селектора 25 п-й гармоники генератора 6 гармоник. Колебания промежуточной частоты, равной разности час- тот испытуемого СВЧ-генератора 19 и СВЧ-гетеродина 5, выделяются на выходе смесителя 4 первым усилителем 7 колебаний промежуточной частоты.

5

5

д

30

35 40 45

с

Величину этой промежуточной частоты выбирают такой, чтобы она была равна частоте i-й гармог{икн колебаний генератора 6. Колебания этой промежуточной частоты с выхода первого усилителя 7 поступают па первый вход второго фазового детектора 12, на второй вход которого поступают от селектора 21 высокостабильные колебания i-й гармоники генератора 6. Вторьм фазовращателем 15 устанавливают фазу этих колебаний, повернутой на 90° относительно фазы колебаний, поступающих на первый вход фазового детектора 12. Уровень этих колебаний, необходимый для фазового детектора 12, устанавливают с помощью аттенюатора 28.

Смеситель 4, первый усилитель 7 промежуточной частоты, второй фазовый детектЪр 12, селектор 21 i-й гармоники генератора 6, аттенюатор 22, второй фазовращатель 15, усилитель 13 постоянного тока и испытуемый СВЧ-генератор 19 образуют узкополосное кольцо фазовой автоподстройки частоты испытуемого СВЧ-генератора, которая обеспечивает высокую стабильность несущей колебаний промежуточной частоты. Полоса частот этого кольца ФАПЧ должна быть меньше минимальной частоты шума, подлежащего измерению в испытуемом СВЧ-гене раторе.

Фазовые шумы смесителя 4 и СВЧ- гетеродина 5 в полосе частот шума,

.подлежащего измерению у испытуемого СВЧ-генератора, подавляются вторым кольцом фазовой автоподстройки частоты СВЧ-гетеродина 5. Это кольцо состоит из смесителя 4, усилителя 8 колебаний дополнительной промежуточной частоты, первого фазового детектора 9, усилителя 10, фильтра 11, СВЧ-гетеродина 5, селектора 23 k-й гармоники генератора 6, аттенюатора 24 и первого фазовращателя 14 колебаний k-й гармоники генератора 6. Шумовое напряжение на выходе первого фазового детектора 9 пропорционально фазовым шумам смесителя 4 и СВЧ-гетеродина 5. Фазовой автоподстройкой частоты гетеродина 5 они подавляются до уровня фазовых шумов k-й гармоники генератора 6, Эти шумы определяют предельную чувствительность измерителя. На частоте порядка

15

единиц килогерц они сг)стг1нляют величину порядка минус 150-160 дП/Гц.

При измерении шумоп вблизи несущей частоты генератора 19 второй усилитель промежуточной частот1л подключается непосредственно к выходу первого усилителя промежуточно частоты, а при измерении шумов вдали от

Снесущей - вход усилителя 17 подключа ется к выходу фильтра 16 промежуточной частоты с помощью коммутатора 26

Анализатор 18 спектров колебаний промежуточных частот служит для наблюдения и измерения уровней шумовых составляющих спектра испытуемого СВЧ генератора. Чтобы исключить паразитные связи между обоими кольцами ФЛПЧ частоты i-й, k-й и п-й гармоник генератора 6 должны соответствовать взаимно простым числам.

Введение дополнительного генератора 6 высокостабильных, малошумящих колебаний на выходах i-й, k-й и п-й гармоник кварцевых колебаний обеспе- чивает возможность не только стабилизации несущей частоты колебаний первой промежуточной частоты первым кольцом ФАЛЧ, но и создания второго кольца ФАПЧ для подавления фазовых шумов смесителя и СВЧ-гетеродина на входе первого усилителя первой промежуточной частоты в полосе частот шума, подлежащего измерению у испытуемого СВЧ-генератора. Следствием такого построения схемы измерителя является возможность применения в качестве СВЧ-гетеродина немалошумящего СВЧ-генератора с большим диапазоном механической перестройки частоты и с малой полосой ее электрической подстройки, а также возможность подавления фильтром 16 промежуточной частоты для увеличения динамического диапазона измерений с последующим усилением этих колебаний вторым усилителем 17.

Формула изобретения

Измеритель спектров шумов СВЧ- Q

генераторов, содержащий последовательно соединенные ферритовый вен5

3

Q

5 20

5 Q

5

0

5

Q

09

тиль, пход которого япляется входом измерителя и аттенюатор, последовательно соединенные смесите;гь, первьп иход которого соединен с выходом СВЧ-гетеродина с электрической подстройкой частоты, первый усилитель колебаний промежуточной частоты, фильтр промежуточной частоты, коммутатор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя колебаний промежуточной частоты, второй усилитель колебаний промежуточной частоты и анатизатор спектра промежуточных частот, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и динамического диапазона, введены генератор гармоник, снабженный .первьгм, вторым и третьим выходами i-й, k-й и п-й гармоник, сумматор, первый вход которого подключен к выходу аттенюатора, второй вход - к третьему выходу генератора гармоник, а выход соединен с вторым входом смесителя,последовательно соединенные усилитель колебаний дополнительной промежуточной частоты, первый фазовый детектор, усилитель низкой частоты и фильтр низкой частоты, первый фазовращатель вход которого подключен к второму выходу генератора гармоник, а выход соединен с вторым входом первого фазового детектора, последовательно соединенные второй фазовый детектор и усилитель постоянного тока, второй фазовращатель, вход которого подключен к первому выходу генератора гармоник, а выход соединен с первым входом второго фазового детектора, при этом вход усилителя колебаний дополнительной промежуточной частоты подключен к выходу смесителя, выход фильтра низкой частоты соединен с управляющим входом СВЧ-генера- тора с электрической подстройкой частоты, второй вход второго фазового детектора подключен к выходу первого усилителя колебаний промежуточной частоты, выход усилителя постоянного тока является управляющим выходом измерителя.

Изобретение относится к технике измерения шумовых составляющих колебаний СВЧ-генераторов , в частности, вблизи несущей частоты колебаний. Цель изобретения - повышение чувствительности и расширение динамического диапазона измерения шумов. Поставленная цель достигается введением в схему г-ра 6 гармоник с первым, вторым и третьим выходами соответственно I- й, K- й и N- й гармоник, сумматора 7, у-ля 8 колебаний дополнительной промежуточной частоты, двух фазовых детекторов 9, 12, у-ля 10 НЧ, фильтра 11 НЧ, у-ля 13 постоянного тока, двух фазовращателей 14, 15 и их связей. Введение г-ра 6 обеспечивает возможность не только стабилизации несущей частоты колебаний 1-й промежуточной частоты 1-м кольцом ФАПЧ, но и создания 2-го кольца ФАПЧ для подавления фазовых шумов смесителя и СВЧ-гетеродина. 1 ил.