Устройство для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразованием частоты Советский патент 1990 года по МПК G01R27/28 

О1

;о

00

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерений амплитудно- частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников, содержащих преобразователь частоты (смеситель), в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ).

Целью изобретения является расши- рение области применения путем обеспечения измерения характеристик устройств с преобразованием частоты в широком СВЧ-диа пазоне промежуточных частот.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 генераторы качающейся частоты, управляющие входы которых под- ключены к выходу блока 3 управления, третий генератор 4 качающейся частоты, испытуемый четырехполюсник 5,последовательно соединенные первый смеситель 6 фазовой автоматической под- стройки частоты (ФАПЧ), второй смеситель 7 ФАПЧ, первый фазовый детектор 8 и опорньй генератор 9, последовательно соединенные третий смеситель 10 ФАПЧ, первый переключатель П, четвертый смеситель 12 ФАПЧ и второй фазовый детектор 13, смеситель 14 промежуточной частоты измерительного канала, смеситель 15 промежуточной частоты опорного канала,последо- вательно соедиенные второй переключатель 16 и индикатор 17 мощности, а также вспомогательньй генератор 18 и индикатор 19, входы которого подключены к выходам смесителей 14.и 15

Устройство работает следующим образом.

Сигнал от первого генератора 1 качающейся частоты подается одновременно на первые (сигнальные) входы испытуемого четырехполюсника 5 с преобразованием частоты и первого смесителя 6 ФАПЧ, где смешивается путем сложения с сигналами от второго генератора 2 качающейся частоты,поступающими на вторые (гетеродинные) их входы. Сигналы суммарной первой промежуточной частоты, лежащие в диапазоне СВЧ, с выхода испытуемого четырехполюсника 5 с преобразованием частоты и первого смесителя 6 ФАПЧ подаются на первые входы смесителей промежуточной частоты соответственно измерительного 14 и опорного 15

.л

20 25

.

0

каналов, где смешиваются путем вычитания частот с сигналами от третьего генератора 4 качающейся частоты, используемыми в качестве гетеродинных, подаваемых на их вторые входы.Сигналы разностной низкой постоянной промежуточной частоты с выходов смесителей пром-ежуточной частоты измерительного 14 и опорного 15 каналов подаются на входы соответственно измерительного и опорного каналов индикатора 19, который представляет собой амплитудно -фазовьй индикатор отношений сигналов на его входах. Результат сравнения амплитуд сигналов на входах индикатора 19 и разности фаз этих сигналов отображается на его цифровых Табло и экране электроннолучевой трубки, развертка которого производится пилообразным напряжением от блока 3 управления, подаваемым на третий вход индикатора 19. Таким образом, с помощью индикатора 19 можно наблюдать неравномерность АЧХ и нелинейность ФЧХ испытуемого четырехпол осника 5 с преобразованием частоты.

Отсчет абсолютного значения модуля и относительного значения фазы коэффициентов передачи испытуемого четырехполюсника 5 с преобразованием частоты в любой точке его АЧХ и ФЧХ производится раздельно в индикаторе 19 с помощью частотной метки, наблюдаемой на экране, которая устанавливается вручную в любзпо точку этих характеристик. Значение модуля и фазы коэффициента передачи отсчитывается автоматически в точке установки метки. Частотные метки вырабатываются в блоке 3 управления путем сравнения пилообразного напряжения развертки, пропорционального частоте настройки первого генератора 1 качающейся частоты, и постоянного напряжения, величина которого меняется вручную от стабильного источника. Вследствие этого величина пос- тойнного напряжения пропорциональна частоте в точке установки метки на экране индикатора 19,

Часть сигналов СВЧ первой и промежуточной частоты с выхода первого смесителя 6 ФАПЧ подается на первый вход второго смесителя 7 ФАПЧ, где смешивается с частотой сигнала от третьегр генератора 4 качающейся частоты, поступающего на второй вход

51

этого смесителя. Сигнал разностной промежуточной частоты с выхода второго смесителя 7 ФАПЧ подается на первый вход первого фазового детектора 8, на второй вход которого поступает сигнал с одного из выходов генератора 9 опорных частот (величиной, например, 10 МГц). Результат сравнения этих сигналов в виде управляю щего напряжения с выхода первого фазвого детектора 3 поступает на упраляющий вход третьего генератора 4 качающейся частоты, управляя его частотой так, что она с точностью до фа зы следит за величиной первой переменной СВЧ промежуточной частоты, образующейся на выходе первого смесителя 6 ФАПЧ и отличающейся от нее на величину, равную частоте сигналов опорного генератора 9 в любой частотной точке.

Устройство может работать в двух режимах. В первом режиме первый генератор 1 качающейся частоты свипирует относительно второго генератора 2, установленного в частотной точке.При этом часть сигналов от второго генератора 2 с помощью первого переключателя I1 подается на первый вход четвертого смесителя 12 ФАПЧ, где смешивается с сигналами от вспомогательного генератора 18, поступазощими на второй вход этого смесителя. Сигнал разностной частоты с выхода четвер того смесителя 12 ФАПЧ подается на один из входов второго фазового детектора 13, на другой вход которого поступает сигнал от опорного генератора 9. Результат сравнения частот этих сигналов в виде управляющего напряжения с выхода второго фазового детектора 13 управляет частотой второго генератора 2 качающейся частоты так, что она поддерживается постоянной в процессе работы. Величина этой частоты стабилизируется частотой сигналов от вспомогательного генератора 18, представляющего собой генератор гармоник и имеющего соб- ственную шкалу настройки, по которой определяется частота его сигналов, лежащая в диапазоне СВЧ и равная частоте настройки второго генератора 2.

Во втором режиме первый 1 и второй 2 генераторы перестраиваются (свипируют) синхронно, каждый в заданном диапазоне частот, но так.

,« 520

25 ЗО ... сп

35

5

что разность частот между ними остается постоянной. При этом с выхода испытуемого четырехполюсника 5 с преобразованием частоты как и в первом режиме снимается сигнал переменной первой СВЧ промежуточной частоты. Стабильность синхронного свипи- рования первого 1 и второго 2 генераторов качающейся частоты поддерживается следующим образом. Часть их сигналов подается на соответствующие входы третьего смесителя 10 ФАПЧ, с выхода которого преобразованный сигнал разностной частоты с помощью первого переключателя 11 (положение I) поступает на первый вход четвертого смесителя 12 ФАПЧ, где смепшва- ется с сигналами вспомогательного генератора 13, подаваемьп.ш на второй вход этого смесителя.

Сигнал разностной постоянной в процессе свипировапия промежуточ- ной частоты с выхода четвертого смесителя 12 ФАПЧ подается на первый вход второго фазового детектора 13, на второй вход которого поступает сигнал от низкочастотного опорного генератора 9. Результат сравнения этих сигналов в виде управляющего напряжения управляет работой второго генератора 2 качающейся частоты так, что в процессе синхронного свипиро- вания первого 1 и второго 2 генераторов разность их частот поддерживается постоянной.

Постоянная в процессе свипирова- ния частота сигналов с выхода третьего смесителя 10 ФАПЧ, получаемая как разность между частотами сигналов от первого 1 и второго 2 генераторов, существенно облегчает работу системы ФАПЧ в этом режиме. Например,если первый генератор I свипирует в диапазоне, 3000-9000 МГц, а второй геие- ратор 2 синхронно с ним свипирует в диапазоне 1000-2000 МГц, то разностная частота между ними будет постоянной и равной 7000 МГц, в то время как суммарная первая СВЧ промежуточная частота на выходе испытуемого четырехполюсника 5 с преобразованием частоты лежит в диапазоне 9000 - 11000 МГц. Уравнивание сигналов про- : изводится с помощью индикатора 17 мощности, попеременно подключаемого с помощью второго переключателя 16 к входаь испытуемого четырехполюсника 5 с преобразованием частоты (поло1599811

ение I переключателя 16) и смесиеля 15 промежуточной частоты опор Г б)Г т . ч ,0 у ,5 л п к н н с вт до по со та ны ты ки вт вх ав вы вы ча 35 тр ст ко ход час вто рои точ ног тре тот вог нос том под с в

Режим уравнения соответствует случаю идеального смесителя, у которого коэффициент передачи равен единице. Уравнивание может быть произведено в любой частотной точке. После уравнивания сигналов индикатор 19 по- .называет истинное значение коэффициента передачи испытуемого четырех-- полюсника 5 с преобразованием частоты.

Формула и зоб

Р .е т е н и я

- Устройство для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с пробразованием частоты, содержащее дв генератора качающейся частоты,управляющие входы которых соединены с выходом блока управления, выход первого генератора качающейся частоты содинен с первым входами испытуемого четырехполюсника с преобразованием частоты и первого смесителя фазовой автоподстройки частоты, выход которго соединен с первым входом смесителя промежуточной частоты опорного канала и первым входом второго смесителя фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с первы входом первого фазового детектора, второй вход которого соединен с одним из выходов опорного генератора, другой выход которого соединен с первым входом второго фазового детектора, выход которого соединен с другим входом управления второго генератора качающейся частоты., выход которого соединен с вторыми входами первого смесителя фазовой автоподстройки -частоты и испытуемого четырехполюсника с преобразованием частоты выход которого через смеситель промжуточной частоты измерительного канла соединен с одним из входов индиСоставитеТехред Л.

Редактор А.Лежнина

20

5

0

ихалев ньпс

катора, другой вход которого соединен с выходом смесителя промежуточной частоты опорного канала, а тре- 5 тии вход иццикатора соединен с выходом блока управления, о т л и - . ч а ю щ- е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения измерения характеристик ,0 устройств с преобразованием частоты в широком СВЧ-диапазоне промежуточ- ных частот, в него дополнительно введены третий генератор качающейся частоты, третий и четвертый смесите- ,5 ли (пазовой автоподстройки частоты первый и второй переключатели,индикатор мощности и вспомогательньй генератор, при этом выход первого гр- нератора качающейся частоты соединен с одним из неподвижных контактов второго переключателя и первым входом третьего смесителя фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с первым неподвижным, контактом первого переключателя,подвижный контакт которого через четвертый смеситель фазовой автоподстройки частоты соединен с вторым входом второго фазового детектора, второй вход четвертого смесителя Фазовой автоподстройки частоты соединен с выходом вспомогательного генератора выход второго генератора качаютейся частоты, соединен с вторым входом 5 третьего смесителя Фазовой автоподстройки частоты и вторым неподвижным контактом первого переключателя,выход третьего генератора качающейся частоты соединен с вторыми входами второго смесителя Фазовой автоподст- роики частоты и смесителей промежуточной частоты измерительного и опорного каналов, а вход управления третьего генератора качающейся частоты соединен с выходом первого Фазового детектора, вход ивдикатора мощ- ности соединен с подвижным контактом второго переключателя, второй не- подвижньЕЧ контакт которого соединен с выходом первого смесителя фазовой

0

5

автоподстройки частоты.

Корректор В.Гирняк

Изобретение может быть использовано для измерения АЧХ и ФЧХ четырехполюсников, содержащих преобразователь частоты в диапазоне СВЧ. Цель изобретения - расширение области применения - достигается за счет обеспечения измерения характеристик четырехполюсников с преобразованием частоты в широком СВЧ-диапазоне промежуточных частот. Для этого в устройство, содержащее генераторы 1 и 2 качающейся частоты, блок 3 управления, испытуемый четырехполюсник 5 с преобразованием частоты, смесители 6 и 7 фазовой автоподстройки частоты /ФАПЧ/, фазовые детекторы 8 и 13, опорный генератор 9, смесители 14, 15 промежуточной частоты измерительного канала и опорного канала соответственно, индикатор 19, введены смесители 10 и 12 ФАПЧ, переключатели, 11 и 16, индикатор 17 мощности, вспомогательный генератор 18 и генератор 4 качающейся частоты. 1 ил.