Устройство для градуировки и аттестации СВЧ-фазовращателей Советский патент 1993 года по МПК G01R25/02 

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) измерительной технике и может быть использовано для передачи размера единицы угла сдвига фазы (градуса) рабочим измерительным средствам.

Изобретение решает задачу градуировки и аттестации всего многообразия существующих СВЧ-фазометрических приборов: СВЧ-фазовращателей на удлинительных линиях, диэлектрических, диодных, феррито- вых, плазменных и др., а также существующих фазометров.. Цель изобретения - расширение воз-... можностей градуировки и аттестации фазометрических приборов СВЧ, т.е. СВЧ-фазо- метров и СВЧ-фазовращателей любых типов, а также расширение частотного диапазона устройства, улучшение согласования тракта и упрощение технологии его изготовления.

Цель достигается тем, что в устройство для градуировки и аттестации фазометриче- ских приборов СВЧ, содержащее СВЧ-генератор, делитель мощности, к одному из выходов которого подключен частотомер, тройник, делящий сигнал в два плеча, водно, из Которых включен плавный телескопический фазовращатель. а выходы обоих плеч

«

ш о

О1

о

о

одключены к СВЧ-фазометру, работающему ак нуль-индикатор, во второе плечо вводится ромбонный фазовращатель, состоящий из вух предварительно аттестованных плавных елескопических фазовращателей, соединенных вместе 180-градусным волноводным поворотом.

Плавный телескопический фазовращаель, состоящий из двух вёлноводов, выполненных плавным расширением их сечений, обеспечивает во всем частотном диапазоне перемещением одного относительно другого динамический диапазон угла сдвига фазы.

СВЧ-фазометр, представляющий собой волноводный равноплечный мост, изготовлен скручиванием всех четырех плеч на 90&, причем одно из плеч моста имеет обратное. направление кручения, что обеспечивает необходимую для балансного фазового детектирования подачу на детекторы фазометра сигналов соответственно в фазе и противофазе, атакже включением на входах моста согласованных тройников, введением во все четыре плеча моста фазостабильных согласующих развязывающих устройств-аттенюаторов гильотинного типа, включением и введением во все четыре моста согласованных нагрузок,

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - конструкция плавного фазовращателя телескопического типа; на фиг. 3 - блок-схема СВЧ-фазометра.

Устройство для градуировки и аттестации фазометрических приборов СВЧ содержит СВЧ-генератор 1, делитель мощности 2, частотомер 3, СВЧ-трой ник 4, плавный фазовращатель телескопического типа 5, плавный фазовращатель тромбонного типа б, состоящий из двух телескопических фазовращателей 7 и 8, и 180-градусного волновод- ного поворота, СВЧ-фазометра 9 и дополнительного волноводного отрезка 10. Плавный телескопический фазовращатель состоит из двух волноводов 13 и 14, выполненных плавным расширением их сечений и обеспечивающих во все частотном

диапазоне перемещением одного относительно другого динамический диапазон угла сдвига фазы,

СВЧ-фазометр представляет собой волноводный четырехплечный мост, входы которого представляют из себя согласованные тройники 15 и 16, в четыре плеча которого включены фазостабильные развязывающие устройства-аттенюаторы гильотинного типа 17, 18, 19, 20 и волноводные Скрутки на 90° 21, 22, 23, 24, одно из которых имеет обратное направление кручения. СВЧ-диоды включены в Бета-ответвители 25 и 26, и все

четыре плеча моста имеют согласованные нагрузки 27, 28, 29, 30.

Устройство для градуировки и аттестации фазометрических приборов СВЧ работает следующим образом. Сигнал от СВЧ-геиератора 1, частота которого измеряется чатотомером 3, через тройник 4 раздваивается в два равноплечных тракта моста, в которые соответственно включены

телескопический фазовращатель.5 с дополнительным отрезком 10 и фазовращатель тромбонного типа б, состоя щи и из двух телескопических фазовращателей 7 и 8, и поступает на СВЧ-фазометр 9.

5 Лри градуировке и аттестации телескопического фазовращателя 11 последний включается в структурную схему устройства, изображенную на фиг,1, вместо дополнительного волноводного отрезка 10.

0 Аттестация и градуировка его осуществляется подобно прототипу, с той лишь разницей, что балансировка устройства - сведение на ноль фазометра, осуществляется тромбонным фазовращателем 6.

5 Градуировка и аттестация всех других типов фазовращателей; на удлинительных линиях, диэлектрических, диодных, ферри- товых, плазменных и др.,осуществляются следующим образом: плавным фазовраща0 телем тромбонного типа 6 устройство ба-- лансируется при нулевом показании исследуемого фазовращателя 11, включенного вместо дополнительного волноводного отрезка 10...-

5 Градуировка фазовращателя 11 осуществляется следующим образом. Тромбонным фазовращателем б задается угол сдвига фазы, который компенсируется градуируемым фазовращателем 11. Градуиров0 ка осуществляется при сбалансированном мосте,

При аттестации фазовращателя 11 им задается угол сдвига фазы, который компенсируется плавным тромбонным фазовраща5 телем 6. исходя из показаний которого определяется фазовая погрешность аттестуемого фазовращателя., Градуировка и аттестация СВЧ-фазомет- ров осуществляются следующим образом.

0 Исследуемый фазометр 12 включается в устройство вместо СВЧ-фазометра 9, плавным фазовращателем тромбонного типа 6 задается угол сдвига фазы с определенным дискретом и соответственно градуируется шкала

5 исследуемого фазометра 12.

При аттестации СВЧ-фазометров угол сдвига фазы также задается фазовращателем тромбонного типа 6. Исходя из показаний аттестуемого фазометра 12, определяется его фазовая погрешность.

Таким образом, о отличие от прототипа, предлагаемое устройство позволяет проводить аттестацию и градуировку фазометри- ческих приборов СВЧ, т.е. СВЧсфазометров и СВЧ-фазовращателей любых типов, позволяет также расширить частотный диапазон, улучшить согласование тракта и упростить технологию его изготовления. Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве вторичного эталона угла сдвига фазы для передачи размера единицы угла сдвига фазы (градуса) рабочим измерительным средствам, т.е. решает задачу метрологического обеспечения фазо- метрических измерений на СВЧ.

Форму л-, а изобретения

1. Устройство для градуировки и аттестации СВЧ-фазовращателей, содержащее последовательно соединенные СВЧ-гене- ратор. направленный ответвитель, к вспомогательному плечу которого подсоединен частотомер, делитель мощности и эталон- .ный плавный фазовращэтель, а также фазометр СВЧ, выполненный в виде четырех плечей волноводногр моста, при этом выход эталонного плавного фазовращателя и первый вход фазометра являются соответственно входом и выходом для подсоединения

исследуемого объекта, отличающееся тем, что, с целью расширения класса исследуемых объектов путем обеспечения градуировки и аттестации фазовращателей 5 любых типов, а также СВЧ-фазометров, между вторым выходом делителя мощности и вторым входом фазометра СВЧ введен тромбонный фазовращатель, состоящий из двух плавных аттестованных фазовращате0 лей телескопического типа, соединенных 180- градусным волноводным поворотом.

2. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что, с целью расширения диапазона частот и улучшения согласования во всем

5 динамическом диапазоне углов сдвига фазы, волноводы каждого плавного аттестованного фазовращателя телескопического типа выполнены с плавным расширением поперечного сечения.

0 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью повышения точности, волноводы всех плеч четырехплечего моста скручены на 90&, причем один из волноводов имеет направление кручения, обратное

5 другим,.

4. Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что на входах четырехплечего моста

. .включены согласованные тройники, в плечи

- введенныеаттенюаторы, на выходах-вве0 денные отеетвители Бете,

Использование: изобретение относится к технике СВЧ-измерений и может использоваться для передачи размера единицы угла сдвига фазы рабочим измерительным средствам. Сущность изобретения: устройство для градуировки и аттестации СВЧ-фз- зоврзщателей содержит СВЧ-генератор, направленный ответвитель, к вспомогательному плечу которого подсоединен частотомер, делитель мощности и эталонный плавный фазовращатель (ЭПФ), а также фазометр СВЧ (ФСВЧ), выполненный в виде четырех плечей волноводного моста (ЧПВМ). Между выходом ЭПФ и первым входом ФСВЧ включен исследуемый объект, а между вторым выходом делителя мощности и вторым входом ФСВЧ включен тромбонный фазовращатель, состоящий из двух плавных аттестованных фазовращателей телескопического типа, соединенных 180-градусным волноводным поворотом. При этом волноводы каждого плавного аттестованного фазовращателл телескопического типа :выполнёныс плавным расширением поперечного сечения; волноводы всех плеч ЧПВМ скручены на 90°, при этом один из волноводов имеет направление.кручения, обратное другим. На входах ЧПВМ включе; ны согласованные волноводные тройники, в плечи включены соответственно введенные аттенюаторы, а на выходах - введенные от ветвители Бете. 3 з.п.ф-лы, 3 ил, (Л ЛЬУИ

: А«|ммя«ип| feam&uva t

ШШ4

; Фиг. /

43

23

1805406

Kfr

Фиг. 2.

28