Устройство для измерения амплитудных и фазовых характеристик четырехполюсников Советский патент 1993 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано, например, в автоматизированных стендах для измерения характеристик антенн.

Известно устройство для измерения амплитудных и фазовых характеристик испытуемых четырехполюсников (ИЧ) высокочастотных диапазонов, основанное на применении модуляции. Особенность этого устройства состоит в том, что в каналах применены амплитудные модуляторы и для обработки информации используют фильтры до и после преобразователей частоты.

Недостатком устройства является низкая разрешающая способность и узкая область использования.

Целью изобретения является увеличение разрешающей способности и расширение области использования устройства,

В устройстве, содержащем амплифазометр, два модулятора; клеммы для подключения ИЧ, последовательно включенные генератор, первый разветвитель, последовательно соединенные первый модулятор,

второй разветвитель, последовательно соединенные второй модулятор, третий разветвитель, последовательно соединенные первый сумматор, первый фильтр, первый преобразователь частоты, первый усили- тель промежуточной частоты (УПЧ), а также последовательно соединенные второй сумматор, второй фильтр, второй преобразователь частоты, второй УПЧ, причем, выходы первого разветвителя подключены к сигнальным входам двух модуляторов, клеммы для подключения ИЧ подключены к первому выходу второго разветвителя и первому входу первого сумматора, второй выход второго разветвителя подключен к первому входу второго сумматора, выходы третьего разветвителя подключены к вторым входам соответственно первого и второго сумматоров, а выходы УПЧ подключены к соответствующим входам амплифазометра, поставленная цель достигается тем, что амплифазометр снабжен управляющим входом, а в устройство введены последовательно соединенные блок управления и

ел

с

VI о

v4

О 00

О

коммутатор, к.входам которого подключены выходы подмодуляторов. выходы коммутатора подключены к управляющим входам модуляторов, второй выход блока управления подключен к управляющему входу амп- лифазометра.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения амплитудных и фазовых характеристик четырехполюсников;.

В его состав входят генератор 1, развет- витель 2, модуляторы 3,4, подмодуляторы 5, 6, коммутатор 7, блок управления 8, развет- вители 9, 10, первая пара клемм 11 для подключения ИЧ, ИЧ 12, вторая пара клемм 13 для подключения ИЧ, сумматоры 14, 15, фильтры 16, 17, преобразователи частоты 1.8; 19, УПЧ 20, 21 и амплифазометр 22,

В качестве ИЧ могут использоваться антенны, аттенюаторы, усилители, модуляторы и другие устройства радиодиапазона.

Генератор 1 соединен с разветвителем 2, выходы которого через модуляторы 3, 4 подключены соответственно к разветвите- лям 9 и 10. Блок управления 8 подключен к амплифазометру 22 и к коммутатору 7, к входам которого подключены подмодуляторы 5, 6, а выходы соединены с управляющими входами соответственно модуляторов 3 и 4. Первая пара клемм 11 подключена к первому выходу разветвителя 9, а вторая пара клемм 13 - к первому входу сумматора 14, второй выход разветвителя 9 подключен к первому входу сумматора 15. Между клеммами 11 и 13 включен ИЧ 12. Выходы разветвителя 10 подключены к вторым входам сумматоров соответственно 14 и 15. Выход сумматора 14 через последовательно включенные фильтр 16, преобразователь частоты 18 «1 УПЧ 20 подключен к первому входу амплифазометра 22, а выход сумматора 15 через последовательно включенные фильтр 17, преобразователь частоты 19 и УПЧ 21 подключен к второму входу амплифазометра 22.

Выполним анализ устройства при следующих допущениях, условиях и обозначениях:.

одноименные узлы в каналах устройства идентичны, поэтому характеристики каналов устройства идентичны и не влияют на точность измерений;

используются амплитудные модуляторы;

модулирующие напряжения синусоидальны, их частоты равны FI и F2;

выполняется условие FI F2;

коэффициенты амплитудной модуляции (AM}Mi M2 M;

коэффициент передач (КП) ИЧ

Кх Кхе Р

0)

где Кх модуль, а р - фаза КП ИЧ.

Работа устройства состоит из повторяющихся циклов. Каждый цикл состоит из двух частей. Рассмотрим работу устройства в первой части цикла. Он характеризуется тем, что подмодулятор 5 подключен через коммутатор 7 к модулятору 3, а подмодулятор 6 - к модулятору 4.

Радиосигнал высокой частоты f из генератора 1 через разветвитель 2 поступает на модуляторы 3, 4, в которых его модулируют по амплитуде модулирующими функциями

частот FI и Fa соответственно. Модулированные сигналы поступают через разветви- телиЭ, 10 и через соответствующие связи на сумматоры 14, 15, с выходов которых сигналы поступают на фильтры соответственно

1 б и 17. С их помощью выделяют одноименные боковые полосы, например, верхние. Выделенные в каждом канале две компоненты имеют вид:

на выходе фильтра 16:

. .

Ui MKx.E.-cos(u) + Q,)t +

+ px + MEcos (w + Q)t; (2) на выходе фильтра 17:

1)2 М Е cos ((а + Qi ) t +

+ ME С08(ш + ф.(3)

Выделенные компоненты преобразуют по частоте. Из продуктов преобразования с помощью избирательных УПЧ 20, 21 выделяют напряжения разностной комбинационной частоты

U3 KXM2E2 cos ( Qi - Qi + рхЗ; {4} 1)4 М2Е2 cos ( Qi - Q ) t. (5)

Фазовый сдвиг между напряжениями (4). (5)

50

V;1 Ч

(6)

является фазой КП ИЧ. Его измеряют в амп- лифазометре 22 в пределах шкалы 0 ... 360°. Для перехода ко второй части цикла блок управления 8 дает команду коммутатору 7 и амплифазометру 22. Благодаря этому коммутатор 7 подключает подмодулятор 5 к модулятору 4, а подмодулятор 6 - к модулятору 3. В результате преобразований на выходах УПЧ 20. 21 формируются напряжения

U5 (Qi-Q) (7)

,2 ,-2

Ue M E2cos(Qi-)t,

(8)

фазовый сдвиг между которыми

(9)

В эмплифазометре 22 из (6) вычитают (9) и в результате получают

(-рх):2рх (10)

Из (10) следует, что устройство обеспечивает увеличение разрешающей способности в два раза при сохранении однозначных измерений в пределах шкалы 0 ... 360°. Амплитуды напряжений (4) и (7) пропорциональны Кх. что позволяет измерять также и модуль КП ИЧ,

Поскольку в формировании напряжений (4), (5) и (7), (8) принимают участие только одноименные боковые компоненты модулированных колебаний, то из этого следует,

что в качестве модуляторов можно использовать также балансные модуляторы или фазовые модуляторы или комбинацию различных видов модуляторов. Это позволит расширить область реализации, а,следовательно, область использования устройства.

Аналогичный результат может быть получен при FI F2.

Преимуществом данного устройства является то, что достижение положительного эффекта обеспечивается переключением относительно низкочастотных цепей модулирующих напряжений и осуществлением просто реализуемой операции вычитания

(10) в амплифазометре 22.

Использование: изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в автоматизированных стендах для измерения характеристик антенн. Существо изобретения: для увеличения разрешающей способности и расширения области использования устройство снабжено управляющим входом и последовательно соединенными блоком управления и коммутатором. Устройство также содержит генератор, два модулятора, два подмодулятора, два сумматора, два фильтра, два преобразователя частоты и амплифазометр. 1 ил.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для измерения амплитудных и фазовых характеристик четырехпо: люсников, содержащее амплифазометр, два подмодулятора, клеммы для подключения испытуемого четырехполюсника, последовательно включенные генератор, первый разветвитель, последовательно соединенные первый модулятор, второй разветвитель, последовательно соединенные второй модулятор, третий разветвитель, последовательно соединенные первый сумматор, первый фильтр, первый преобразователь частоты, первый усилитель промежуточной частоты, а также последовательно соединенные второй сумматор, второй фильтр, второй преобразователь частоты, второй усилитель промежуточной частоты, причем выходы первого разветвителя подключены к сигнальным входам двух модуляторов, клеммы для подключения испытуемого четырехполюсника подключены к первому выходу второго разветвителя и первому входу первого сумматора, второй выход второго разветвителя подключен к первому входу

второго сумматора, выходы третьего разветвителя подключены к вторым входам соответственно первого и второго сумматоров, а выходы усилителей промежуточной частоты подключены к соответствующим входам ам- плифазометра, отличающееся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности и расширения области использования устройства, амплифазометр снабжен управляющим входом, а в устройство введены

последовательно соединенные блок управления и коммутатор, к входам которого подключены выходы подмодуляторов, выходы коммутатора подключены к управляющим входам модуляторов, второй выход блока управления подключен к управляющему входу амплифазометра.