Фазометр Советский патент 1989 года по МПК G01R25/00 

ел

со

о ю

со

Изобретение отноинтся к радиоиз- мерительнон технике и может быть использовано при Исследовании нестабильности фазоного сдвига четырехполюсников СВЧ.

Цель изобретения - повьшение точности измерения нестабильности фазового сдвига за счет введения обратной связи в опорном канале, частично компенсирунлцей температурную нестабильность фазового сдвига этого канала.

На чертеже предс.-таплена структурная схема фазометра.

Фазометр содержит СВЧ-генератор 1, ферритовый вентиль 2, делитель 3 мощности, клеммы для подсоединения Исследуемого устройства 4, вычита- тель 5, зондовую головку 6, направленный ответвитель 7, управляемьп фазовращатель 8, калиброванньп фазовращатель 9, фазовый модулятор 10, первый детектор 11, первый фильтр 12 нижних частот, первый усилитель 13 низкой частоты, первый синхронный детектор 14, индикатор 15, второй детектор 16, второй фильтр 17 нижних частот, второй усилитель 18 низкой частоты, второй синхронный детектор 19, выключатель 20, генератор 21 низ кой частоты , согласованные нагрузки 22 - 24.

Выход СВЧ- генератора 1 через ферр товьш вентиль 2 соединен с входом делителя 3 мощности. Первый выход дели теля 3 мощности соединен с входной клеммой Исследуемого устройства 4, выходная клемма котрого соединена и первым входом вычитателя 5. Второй выход делителя 3 мощности через по- следовательно соединенные зондовую головку 6 (основной канал), направ- ленньй ответвитель 7 (основной канал управляемьп фазовращатель 8 и калиброванный фазовращатель 9 подключен к входу фазового модулятора 10 отражающего типа. Второй выход (-выход ответвленного сигнала) направленного ответвителя 7 подключен к второму вхду вычитателя 5. Выход вычитателя 5 через последовательно соединенные первый детектор 11, первьш фильтр 12 нижних частот, первьм усилитель 13 низкой частоты и первый синхронный детектор 14 подключен к входу индикатора 15. Выход ответвленного зондом сигнала зондовой головки 6 через последовательно соединенные второй дет( ктор 16, второй фильтр 17

нижних частот, второй усилитель 18 низкой частоты, второй синхронный детектор 19 и выключатель 20 подключен к управляющему входу управляемого фазовращателя 8, первый выход генератора 21 низкой частоты подключен к управляющему входу фазового модулятора 10, а второй и третий выходы генератора 21 низкой частоты подключены соответственно к управляющим входам первого 14 и второго 19 син- I кронных детекторов. Первая согласованная нагрузка 22 подключена к третьему выходу делителя 3 мощности, вторая согласованная нагрузка 23 подключена к третьему выходу направленного ответвителя 7, третья согласованная нагрузка 24 подключена к второму выходу вычитателя 5. Длина измерительного канала фазометра в целом незначительно пре- вьппает длину исследуемого устройства 4. Зонд в зондовой головке 6 установлен с возможностью его перемещения вдоль линии.

Фазометр работает следующим образом.

Часть мощности непрерьгоного сигнала СВЧ-генератора 1 вводится в измерительный канал и через исследуемое Устройство 4 поступает на первый вход вычитателя 5. Вторая часть мощности сигнала СВЧ-генератора 1 вводится в опорный канал фазометра, где подвергается амплитудной модуляции и поступает на второй вход вычитателя 5. Амплитудная модуляция возникает за счет того, что фазовый модулятор 10 осуществляет модуляцию отраженного сигнала по фазе на ±. п/2, а отраженный, промодулированный по фазе сигнал следует в обратном направлении по опорному каналу. При зтом в опорном канале имеет место интерференция непрерьшного сигнала падающей волны и промодулированного по фазе сигнала отраженной волны. В опорном канале устанавливается картина амплитудно-модулированного поля такая, что на линии имеются точки с максимальным значением амплитудной модуляции и точки с минимальным (нулевым) значением амплитудной модуляции. Часть мощности отраженного сигнала ответвляется из опорного канала через направленный ответвитель 7 и следует на второй вход вычитателя 5.

Фазометр должен быть отрегулирован так, чтобы при номинальном зна5

чении температуры окружающей среды сигналы, поступающие на первый и второй входы вычитателя 5, были сфа зированы, л зонд в зондовой головке 6 установлен в точке линии, в которой амплитудная модуляция поля отсуствует (точка минимума). При этом на выходе вычитателя 5 и на выходе ответвленного сигнала зондовой голоки 6 амплитудно-модулированный сигнал близок к нулю. При изменении температуры окружающей среды нарушается фазировка сигналов, поступающих на входы вычитателя 5 и на его выходе появляется сигнал рассогласования. Это имеет место в результате того, что фазовый сдвиг, вносимый Исследуемым устройством, и фазовый сдвиг, вносимьй опорным каналом фазо метра, зависят от температуры.

В фазометре снижение величины температурной нестабильности фазового сдвига, вносимого опорным каналом, осуществляется за счет того, что в зондовой головке 6 происходит вычитание двух сигналов: амплитудно-мо- дулированного сигнала, прошедшего через опорный канал и нес тцего ин- рормацкю о его нестабильности, и непрерывного сигнала СВЧ-генератора. При изменении температуры окружающей среды на выходе ответвленного сигнала зондовой головки 6 появляется сигнал рассогласования, обусловленный температурной нестабильностью фазы опорного канала. После детектирования и вьщеления фильтром нижних частот сигнал рассогласования поступает на управляющий вход управляемого фазовращателя 8 так, чтобы изменение фазового сдвига в опорном канале было противоположным по знаку фазовой нестабильности, частично компенсируя этим температурную нестабильность фазового сдвига опор-

кого канала. I

Калиброванный фазовращатель 9 предназначен для балансировки фазометра, а выключатель 20 - для выключения цепи отрицательной обратной связи в процессе регулировки фазометра.

Экспериментальные исследования предлагаемого фазометра показали, что введение обратной связи для температурной стабшгизации опорного канала уменьшает его температурную нестабильность с 115 угл.с/град до

531023

30 угл.с/град температур.

в заданном интервале

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Формула изобретения

Фазометр, содержащий СВЧ-генера- тор, делитель мощности, входная и выходная клеммы для подсоединения исследуемого устройства, модулятор, соединенный с генератором низкой частоты, калиброванный фазовращатель, вычитатель, первый детектор, первый фильтр нижних частот и индикатор, причем выход вычитателя подключен к последовательно соединенным первому детектору и первому фильтру нижних частот, отличающий- с я тем, что, с целью повьш1ения точности измерения нестабильности фазового сдвига, введены ферритовый вентиль, зондовая головка, направленный ответвитель, три согласованные нагрузки, управляемый фазовращатель, второй детектор, второй фильтр нижних частот, первый и второй усилители низкой частоты, выключатель, первый и второй синхронные детекторы, причем выход СВЧ-генератора через ферритовый вентиль соединен с входом делителя мощности, первьй выход которого соединен с входной клеммой Исследуемого устройства, выходная клемма которого соединена с первым входом вычитателя, второй выход делителя мощности соединен с последовательно соединенными основным каналом зондовой головки, основным каналом направленного ответви- теля, управляемым фазовращателем и калиброванным фазовращателем, выход которого подключен к входу модулятора, выход первого фильтра нижних частот соединен с последовательно соединенными первым усилителем низкой частоты, первым синхронным детектором и индикатором, выход ответвленного сигнала зокдовой головки соединен с последовательно соединенными вторым детектором, вторым фильтром нижних частот, вторым усилителем низ- кой частоты, вторым синхронным детектором, выход которого через выключатель соединен с управляющим входом (управляемого фазовращателя, выход ответвленного сигнала направленного ответвителя подключен к второму входу вычитателя, второй и третий выходы генератора низкой частоты соеди715310238

йены с соответствующими входами пер-третья согласованные нагрузки соедивого и второго синхронных детекто-нены с соответствующими выходами де-

ров, модулятор выполнен фазовым, от-лителя мощности, вычитателя и направражающего типа, первая, вторая иленного ответвителя.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для исследования нестабильности фазового сдвига четырехполюсников. Изобретение позволяет повысить точность измерения нестабильности фазового сдвига. Это достигается за счет обратной связи от зондовой головки 6 через последовательно соединенные второй детектор 16, второй фильтр 17 нижних частот, второй усилитель 18 низкой частоты, второй синхронный детектор 19 и выключатель 20 к управляющему входу управляемого фазовращателя 8. Наличие отрицательной обратной связи снижает температурную нестабильность фазового сдвига в опорном канале. Фазометр также содержит СВЧ-генератор 1, ферритовый вентиль 2, делитель мощности 3, исследуемое устройство 4, вычитатель 5, направленный ответвитель 7, калиброванный фазовращатель 9, фазовый модулятор 10, первый детектор 11, первый фильтр 12 нижних частот, первый усилитель 13 низкой частоты, первый синхронный детектор 14, индикатор 15, генератор 21 низкой частоты и согласованные нагрузки 22-24. 1 ил.