Измеритель коэффициента передачи четырехполюсников Советский патент 1992 года по МПК G01R27/28 

-f Mn cosu) + Qi )t; ем2 E2 M20 cos т t + + M2-1 cos ш - Q.I ) t + + Mai cos (a) + Qa ) t,

где Ei, E2 - амплитуды ВЧ сигналов в каналах измерителя;

Мю, М20, Мм. М2-1, Mn, M21 - коэффициенты уровней компонент сигналов, у которых первый индекс указывает на номер модулятора или канала измерителя, а второй - на принадлежность к несущей (индекс О), нижней боковой (индекс -1) или верхней боковой компоненте (индекс 1).

Для определенности и упрощения выкладок приняты следующие допущения, не влияющие на конечный результат:

Fi F2;(3)

Мю 0, М.2о 0;(4)

Мм Ми,(5)

М2-1 Mai,(6)

f FI, f h и f + FI f +F2,

f-Fi f-F2;(7)

начальные фазовые сдвиги компонент сигналов (1), (2) равны нулю; коэффициенты передачи плеч сумматоров и плеч делителей мощности идентичны, коэффициенты передачи плеч сумматоров и плеч делителей

25 езич EI Kx{ Miocos (MI ) + + MM cos a) - QI ) t + +

+ Mn cos (ft) + Qi),

(8)

30

35

40

55

45

50

поскольку коэффициент передачи ИЧ 9 К Кхе г х, где Кх - модуль, а - его фаза.

В сумматоре 10 суммируют сигнал (8) и пятый сигнал, а в сумматоре 11 - четвертый и шестой сигналы. Соответственно на входах фильтров 13-15 получают сигналы седьмой, восьмой, девятый. Из суммарных сигналов с помощью фильтров 13 и 15 выделяют одноименную боковую полосу, например, верхнюю, а с помощью фильтра 14 - другую боковую полосу, в данном варианте - нижнюю. После этого сигналы преобразуют с помощью преобразователей 16-18 частоты. Из продуктов преобразования выделяют фильтрами усилителей 19-21 напряжения промежуточной частоты, равной разности частот модуляции Fi-F2, которые с учетом (3)-(7) и других перечисленных там допущений имеют вид

U1 KEl E2 Кх Mil M21 Cl31 C132 X

x{cos(Qi-QOt+p.+ CcSc X Xcos(Qi -Q))

U2 KE1 E2KxMl-iM2-lCu-fCl4-i,X

гг f r r -ii Cl41 Cl42 v,

x{cos(Qi-QOt- +-c 7c Tx xcos(Qi-Qj)t+узх },(10)

U3 KEl E2 Kx Mn M21 Cl51 C152 X

x cos(Qi -Q2)t + xcos (Qi -Q2)t}.

Как и в прототипе, напряжение (11) не содержит информации о характеристиках ИЧ. Поэтому оно используется как опорное при выполнении измерений по напряжению (4), поскольку последнее содержит информацию о модуле Кх и о фазе

2 рх .

(12)

коэффициента передачи ИЧ 9. Характеристики измеряются в амплифазометре 22. Особенность фазовых измерений в этом режиме состоит в том (см. 12), что обеспечивается однозначность измерений в пределах 0...3600, Кроме того, имеет место большая фазоамплитудная погрешность, обусловленная неидентичиостью (в Кх раз) уровней сравниваемых напряжений (9) и (11).

В отличие от прототипа измеритель обеспечивает получение также напряжения (10). Это напряжение имеет следующие свойства относительно других напряжений: амплитуда равна амплитуде напряжения (9) и отличается от амплитуды напряжения (11) на значение Кх; значение его начальной фазы равно значению начальной фазы напряжения (9); знаки начальных фаз напряжений (9) и (10) противоположны.

Из второго и третьего свойств следует, что между напряжениями (9) и (10) имеет место фазовый сдвиг

(р

(13) 45

Соотношения между показаниями грубой и точной шкал и результат точных измерений приведены в таблице.

Несовпадение данных по грубой и точ- ной шкалам указывает на возможность измерений с высокой разрешающей способностью в пределах 0...3600. (строчка 3 таблицы).

В случае измерения в пределах - 180...0...180° получают аналогичный результат.

Из первого свойства вытекает, что измерения фазового сдвига по напряжениям (9), (10)осуществляются при равных уровнях на- пряжений, а этому режиму соответствует наиболее высокая точность.

Возможность использования двух напряжений (9), (10) при измерении модуля также способствует повышению разрешаю- Щей способности и точности.

Дальнейшее повышение точности осуществляется следующим образом. Из (9) и (10) следует, что погрешность, обусловленная конечным ослаблением компонент па- разитной полосы с помощью фильтров 13 и 14 можно выразить формулами: при измерении фазового сдвига:

0

5

Cis-f Ci3

С131 С132

sin

k(pl --

+ CwzlCia, CQS 2

C131 C132Y

rCl41 142 sin2ypx

Cl4-fCl4-AY

0

5

Cl41 C142

1+ rCl41 2 -cos 2 p. Ci4--/Ci4-; 7

Ci41 Ci42

. Ада ; при измерении уровней: AUi

(14)

-:(15)

(16)

5lJi

Ui

Использование: изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в измерительной технике высокочастотных диапазонов. Сущность изобретения: измеритель содержит генератор 1 высокой частоты 1, два модулятора 3, 6, два подмодулятора 4, 5, четыре делителя мощности 2,7, 8,12, два сумматора 10.11. фильтры 13.14. 15, преобразователи частоты 16, 17,18, усилители 19.20.21 иамплифазометр 22.1 ил.1 табл.

В этом случае целесообразно измерять фазу ИЧ по этим напряжениям. Разрешающая способность, как следует из (13), увеличивается в два раза. Однако пределы однозначности уменьшаются в два раза и составляют 0...1800. Для сохранения однозначности в пределах 0...3600 вводятся двухшакальные измерения: грубую шкалу фаз сдвига обеспечивают измерениями по напряжениям (9). (11) или (10), (11), а точную шкалу - измерениями по напряжениям (9), (Ю).

Ctt-1 cos 2

C131 C132Y

(17)

50

5U2

AU2 U2

55

« СЖС142

Cl4-fCl4-ЈҐ

(18)

С помощью амплифазометра 22 измеряют изменение амплитуд (9) и (10) как функций фазового сдвига. При 0, 180°

д UIMX - (С13-1 Ci3-2)/(Ci3i Cm); (19)

д U2Mx (C141 Cl42)/(Cl4-1 C14-2). (20)

При 90,270°,...

д UIHH -(C13-1 Cf3-2)/(Ci3i Ci32): (21)

б U2MH ЧС141 C142)/(C14-1 C14-2). (22)

Прирх 45, 135°,...

5Ui «0, 5U2«0.(23)

Результаты (19)-(23) и другие значения для других фазовых сдвигов используют как поправки для расчета в амплифазометре 22 точного значения уровней напряжений (9), (10), а следовательно, модуля коэффициента передачи ИЧ 9.

Погрешность измерения фазового сдвига не имеет места при уу n -j- , где п

0,2По известным относительным уровням паразитных компонент (19)-(23) и изме- ренным фазовым сдвигам в амплифазометре 22 рассчитывают значения погрешностей (14)-(18), формируют поправку и учитывают ее в результате измерения. Второй способ формирования поправки состоит в том, что в расчетных формулах используют данные предварительных экспериментов относительных коэффициентов передачи фильтров 13-15,. Один из вариантов этих измерений состоит в том, что при фазовом сдвиге, равном 0 и 90°, с помощью амплифазометра 22 измеряют уровни напряжений (9), (10). Можно показать, что половина разности значений напряжения, полученных при 0 и 90°, деленной на их сумму, обеспечивает измерение отношений

С13И С13-2 С131 С132

С141 С142 Cl4-1 C14-1

Полученные результаты по формулам (14)- (18) позволяют рассчитать поправку и учесть ее при измерениях.

На основании данных (24) по формулам

Cl3- „.. Cl3-2 С131Cl32

Cl41 „ Cl42

«I

C13-I C13-2 С 1.31 С132

и (25)

C141 C142

См-i Ci4-2 TI Ci4-«Cu-4 (26) находим характеристики фильтров 13 и 14, что расширяет функциональные возможности измерителя.

Возможность использования в измерителе амплитудных или балансных, или фазовых модуляторов, или их комбинации существенно расширяет элементную базу, а

5 следовательно, и возможности реализации измерителя.

Повышение разрешающей способности, повышение точности, а также расширение возможности реализации измерителя и

10 расширение функциональных возможностей позволяет повысить эффективность радиотехнических систем: косвенно - через более точное измерение характеристик четырехполюсников; непосредственно - пу

15 тем использования измеритепя в составе радиосистемы, напримсп рпдирпгпенг п ра.

Формула изобретения

20Измеритель коэффициента передгчичо

тырехполюсников, содержащий последопа тельно соединенные соответственно первый модулятор - первый делитель мощности, второй модулятор - второй делитель

25 мощности, первый фильтр - первый rmeoG разователь частоты - первый усилитель, второй сумматор - второй фильтр - второй преобразователь частоты - второй усилитель, ВЧ-генератор - делитель мощности,

30 содержащий также испытуемый четырехполюсник, первый сумматор, амплифазометр и два подмодулятора, причем выходы делителя мощности подключены к сигнальным входам соответствующих модуляторов, а к

35 их управляющим входам подключены соответствующие подмодуляторы, первый выход первого делителя мощности через исследуемый четырехполюсник и первый выход второго делителя мощности - под40 ключены к соответствующим входам перво0 го сумматора, вторые выходы первого и второго делителей мощности подключены к соответствующим входам второго сумматора, а выходы первого и второго усилителей

45 подключены к соответствующим входам ам- плифазометра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, повышения разрешающей способности и расширения функциональных возможностей,

50 амплифазометр измерителя содержит третий вход, в измеритель введены третий делитель мощности и последовательно соединенные третий фильтр, третий преобразователь частоты и третий усилитель, вы55 ход которого подсоединен к третьему входу амплифазометра, вход третьего делителя подключен к выходу первого сумматора, а выходы-к выходам соответственно первого и третьего фильтров.