Способ определения фазочастотных характеристик сверхвысокочастотных устройств Советский патент 1992 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к фазоизмери- тельной технике и может быть использовано при создании автоматизированных панорамных измерителей фазочастотных характеристик сверхширокополосных устройств.

Целью изобретения является расширение области использования, заключающееся в расширении полосы частот измеряемых фазочастотных характеристик при одновременном расширении диапазона измеряемых сдвигов фаз до любых величин.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, предназначенного для реализации способа; на фиг.2 - эпюры, поясняющие его сущность.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 СВЧ-сигнала линейно модулированного по частоте, направляемый ответвитель 2, линию 3 задержки, исследуемый объект 4, смеситель 5 СВЧ-сигналов, детектор 6 и блок 7 выделения экстремумов, при этом второй выход направленного ответвителя подключен к второму входу смесителя 5 СВЧ, последовательно соединенные счетчик 8 квантующих импульсов, сохраняющий регистр 9, запоминающий блок 10 и счетный блок 11, а выход блока 7 выделения экстремумов подключен к входу размещения записи сохраняющего регистра 9. Способ заключается в проведении измерения сдвига фаз при отсутствии и наличии измеряемого объекта 4, а затем в сравнении полученных данных, разница между которыми характеризует фазовый сдвиг, вносимый исследуемым объектом.

На первом этапе - этапе калибровки - при отсутствии измеряемого объекта 4 выход линии 3 задержки соединяют с входом смесителя 5. После включения генератора 1 частотно модулированный по линейному закону СВЧ-сигнал разделяется в направленном ответвителе 2 по двум каналам. Часть сигнала ответвляется непосредственно на первый вход смесителя, вторая же часть СВЧ-сигнала проходит через линию 3 задержки и попадает на второй вход смесителя сдвинутой во времени. Так как СВЧ-генератор 1 вырабатывает сигнал, частота которого промодулирована по линейному закону, то в один и тот же момент времени на входы смесителя приходят сигналы, частоты которых отличаются тем больше, чем больше задержан один из сигналов. Детектор 6 выделят огибающую смешанного сигнала. Промежуток между одноименными экстремумами огибающей соответствует сдвигу фазы на один период

СВЧ-волны или на 2 ж . Счетчик 8 начинает отсчет квантующих импульсов одновременно с началом развертки генератора 1. Как только на детекторе 6 появляется соответствующий экстремум, он отмечается блоком 7 выделения экстремумов, который разрешает записать в сохраняющий регистр 9 со- держимое счетчика 8 квантующих импульсов ti, достигнутое к этому моменту

времени. Отсчет записывается в запоминающем блоке 10. Таким образом, к концу периода развертки генератора 1 в запоминающем блоке 10 сохраняется массив отсчетов tn (фиг.2), где п - порядковый номер

экстремума. При внесении измеряемого объекта 4 последовательно с линией задержки изменится фазовый сдвиг между сигналами, приходящими на входы смесителя, а значит, произойдет смещение экстремумов и, соответственно, записываемые отсчетьгсохраняющего регистра 9. При этом в запоминающем блоке 10 к концу развертки генератора 1 сохраняется массив отсчетов числа квантующих импульсов tm, где m порядковый номер экстремума при наличии объекта 4. Значение частоты в каждый данный момент времени вычисляют по формуле

Fm Fo + m Д F ,

где FO - начальное значение частоты перестройки генератора;

Д F - шаг частоты (разность частот соседних соответствующих экстремумов), определяемый временем задержки сигнала в линии задержки.

Значение фазового сдвига, вносимого объектом измерения, определяют по формуле

-fr- + i +iЈ r-V2;r.

где m - (п + 1) - разность количества соот- ветствующих экстремумов при измерениях с объектом и без него, имевших место до частоты Fm;

m - (n + 1) - определяет количество целых периодов сдвига фазы;

tm-tn

определяет дробную часть

tn + 1 - tn

сдвига фазы, выраженного в периодах колебаний.

Формула изобретения

Способ определения фазочастотных ха- рактеристик сверхвысокочастотных устройств, заключающийся в смешении сигнала от сверхвысокочастотного генератора с сигналом, прошедшим через исследуемый объект, детектировании смешанного сигнала и фиксировании показаний счетчика квантующих импульсов в моменты экстремумов огибающей, отличающий- с я тем, что, с целью расширения области использования, заключающегося в расширении полосы частот измеряемых фазоча- стотных характеристик при одновременном расширении диапазона измеряемых сдви- гов фаз до любых величин, перед смешиванием сигналов осуществляют линейную перестройку частоты СВЧ-генератора сигнала, его задержку и после детектирования смешанного сигнала фиксируют показания счетчика квантующих импульсов в моменты экстремумов огибающей, а затем сопоставляют показания счетчика при наличии и отсутствии измеряемого объекта в цепи прохождения сигнала и определяют харак- теристику объекта по формуле

( -(п + 1) +

tm tn

2тг,

tn+1 - tn

где m - (п +1) - разность количества соответствующих экстремумов при измерениях с объектом и без него, имевших место до частоты Fm, значение которой вычисляют по формуле

Fm Fo + m Д F,

где FO - начальное значение частоты перестройки генератора;

Д F - шаг частоты (разность частот соседних соответствующих экстремумов), определяемый временем задержки сигнала в линии задержки;

m-(п + 1) - определяет количество целых периодов сдвига фазы;

, m-г - определяет дробную

(In + 1 tnj

часть сдвига фазы, выраженного в периодах колебаний.

Изобретение может быть использовано при создании автоматизированных панорамных измерителей фазочастотных характеристик (ФЧХ) сверхширокополосных устройств. Цель изобретения - расширение области использования - достигается за счет расширения полосы частот измеряемых ФЧХ при одновременном расширении диапазона измеряемых сдвигов фаз Процесс измерений состоит из двух этапов. На первом из них - этапе калибровки - частотно-модулированный по линейному закону СВЧ-сигнал разделяется в направленном ответвителе 2 по двум каналам Часть сигнала ответвляется непосредственно на первый вход смесителя 5, вторая часть проходит линию 3 задержки и попадает на второй вход смесителя 5 сдвинутой во времени Смешанный сигнал детектируется детектором 6. Одновременно с началом развертки СВЧ-генератора 1 запускается счетчик 8 квантующих импульсов. Каждому экстремуму огибающей продетектиро- ванного сигнала (блок 7 выделения экстремумов) ставится в соответствие содержимое счетчика. Таким образом, к концу периода развертки СВЧ-генератора в запоминающем блоке 10 сохраняется массив отсчетов счетчика. На втором этапе - этапе собственно измерений - последовательно с линией 3 задержки устанавливается исследуемое СВЧ-устройство 4. После измерений в запоминающем блоке 10 будет содержаться второй массив отсчетов. Сравнение этих двух массивов позволяет определить фазо- частотную зависимость исследуемого СВЧ- устройства 2 ил CJ о Јь ь.

i fti

ti tz fttn t +

Фиг. 2

tm