ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ СВЧ-УСИЛИТЕЛЕЙ Советский патент 2007 года по МПК G01R23/06 

Предлагаемый измеритель относится к специальной измерительной технике СВЧ и может быть использован для автоматического измерения параметров электромагнитной совместимости (ЭМС) СВЧ-приборов (коэффициентов блокирования, интермодуляции, перекрестных искажений).

Известна установка для измерения перекрестных искажений [1], содержащая два генератора с частотомерами, формирующие полезный сигнал и сигнал помехи. Оба генератора подключены через эквивалент антенны (например, направленный ответвитель) к приемнику (усилителю), выход которого через полосовой фильтр подключен к вольтметру. Измерения коэффициента перекрестных искажений производится вручную. Недостатком установки является низкая производительность измерения. Измерение относительного уровня спектральных составляющих (ОУСС) при измерении параметров ЭМС осуществляется многосигнальным методом с помощью измерителя, выбранного в качестве прототипа [2], состоящего из двух генераторов (генератор сигнала и генератор помехи), выходы которых соединены через эквивалент антенны (например, СВЧ-ответвитель) с входом измеряемого усилителя, а выход которого - с входом анализатора спектра.

Недостатком измерителя является то, что измерение коэффициента блокирования, уровня интермодуляционных помех и перекрестных искажений осуществляется путем визуального измерения ОУСС на экране ЭЛТ анализатора спектра с последующим вычислением по нижеуказанным формулам.

Целью настоящего изобретения является повышение производительности измерений параметров ЭМС усилителей СВЧ. Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом измерителе, содержащем генератор сигнала и генератор помехи, выходы которых подключены через направленный ответвитель к входу измеряемого усилителя, а его выход подключен к анализатору спектра, введены два управляемых аттенюатора СВЧ, два преобразователя частота-напряжение, измеритель ослабления, аналоговый ключ, схемы сравнения, схема выделения полезного сигнала и блок управления, причем оба идентичных управляемых СВЧ-аттенюатора последовательно включены между выходом указанного усилителя СВЧ и входом анализатора спектра, два преобразователя частота-напряжение, первый выход каждого из которых подключен к соответствующему управляющему входу указанных аттенюаторов СВЧ, вторые выходы преобразователей - к первому и второму входам измерителя ослаблений, первые входы преобразователей подключены к первому выходу блока управления, а вторые - к первому и второму выходам аналогового ключа, первый вход аналогового ключа и управляемый вход генератора помехи соединены со вторым выходом блока управления, второй вход аналогового ключа - с выходом схемы выделения полезного сигнала, а третий вход второго преобразователя частота-напряжение - с выходом схемы сравнения, первый вход схемы выделения полезного сигнала и вход схемы сравнения подключены к выходу видеосигнала анализатора спектра, а второй вход схемы выделения полезного сигнала к выходу синхроимпульса развертки анализатора спектра. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием управляемых СВЧ-аттенюаторов двух преобразователей частота-напряжение, схемы сравнения и выделения полезного сигнала, аналогового ключа, измерителя ослабления, блока управления, а также связей между блоками и узлами измерителя.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнения заявляемого измерителя с другими к известными техническими решениями показывают, что использование анализатора спектра, направленного ответвителя, генераторов полезного сигнала и помехи для исследования ЭМС усилителей СВЧ широко известны [1-3]. Однако при введении в измеритель двух управляемых аттенюаторов, двух преобразователей, схем сравнения и выделения полезного сигнала, аналогового ключа, блока управления в указанной связи с остальными узлами и блоками заявляемого измерителя, в совокупности проявляют новые свойства, приводящие к повышению производительности измерения, а следовательно и настройки усилителей СВЧ по параметрам ЭМС. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена блок-схема измерителя параметров ЭМС усилителей СВЧ, на фиг.2 - диаграммы управляющих импульсов.

Измеритель содержит генератор полезного сигнала 1 и генератор помехи 2, выходы которых подключены через направленный ответвитель 3 и последовательно соединенные измеряемый СВЧ-усилитель 4, два управляемые СВЧ-аттенюатора 5, 6 к входу анализатора спектра 7. Причем управляющие входы аттенюаторов подключены к соответствующим первым выходам преобразователей частота-напряжение 8 и 9. Вторые выходы указанных преобразователей подключены к первому и второму входам измерителя ослабления 10. Первые входы преобразователей соединены с первым выходом блока управления 11. Вторые входы преобразователей соединены с первым и вторым выходом аналогового ключа 12, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к управляемому входу генератора помехи 2 и второму выходу блока 11, выходу схемы выделения полезного сигнала 13, выходу схемы сравнения 14. Первый вход схемы 13 и вход схемы 14 подключены к выходу видеосигнала анализатора спектра 7, а второй вход схемы 13 - к выходу синхроимпульса развертки анализатора 7.

При измерении коэффициента перекрестных искажений измеритель работает следующим образом.

Коэффициент перекрестных искажений определяется по формуле [1]

где U_max.п, U_max.c - максимальные амплитуды спектральных составляющих с частотой помехи и полезного сигнала соответственно на выходе усилителя СВЧ. Сигнал a₁ (фиг.2) с блока управления сбрасывает в исходное состояние счетчик импульсов преобразователей 8 и 9, при этом напряжения г и в равны нулю, а ослабление управляемых аттенюаторов 5, 6, минимальное. Генераторы 1 и 2 включены и настроены на заданный выходной уровень сигнала, его частоту и глубину модуляции. На экране ЭЛТ анализатора спектра 7 формируется видеосигнал со спектральными составляющими (δ фиг.2), возникающими в результате перекрестных искажений в СВЧ-усилителе 4. Работой аналогового ключа 12 управляет блок управления 11 или схема выделения полезного сигнала 13, состоящая из порогового элемента, счетчика и элементов совпадения. Импульс a₂, а также импульсы, поступающие с выхода схемы 13, используются для подключения ключа 12 к входу счетчика преобразователя 8 или 9. При этом импульсы (б) поступают со схемы сравнения 14 на вход счетчиков этих преобразователей. Счетчики преобразователей 8 и 9 соединены с резистивной матрицей, например, типа R-2R, с весовым напряжением ΔU(в, г) на выходе которой формируется ступенчато-нарастающее напряжение U₈ или U₉ синхронно с ростом числа импульсов (б), поступающих на вход счетчика, синхронно с напряжением развертки (a₄) анализатора спектра. С увеличением напряжения U₈ или U₉ растут ослабления аттенюаторов 5 или 6, и, следовательно, уменьшается амплитуда импульсов видеосигнала анализатора спектра 7, поступающих на схему сравнения 14, выполненную на операционном усилителе. Если опорное напряжение сравнения U₀ (фиг.2) выше напряжения видеосигнала, с выхода схемы сравнения не поступают импульсы на вход счетчика, и он останавливается, а на соответствующем входе измерителя ослаблений 10 фиксируется напряжение пропорциональное ослаблению α дБ аттенюатора 5 или 6. Синхронизирующий импульс развертки анализатора спектра a₃ используется для считывания информации со счетчика схемы 13 каждый период развертки анализатора a₄, а также для формирования импульса a₂ и с помощью триггера последнего разряда счетчика импульсов блока управления 11. Схема 13 работает следующим образом: видеосигнал поступает на вход порогового устройства, выполненного также на операционном усилителе, ограничивающее видеосигнал снизу на уровне U₀, т.к при измерении перекрестных искажений измеряются только две спектральные составляющие видеосигнала с максимальной амплитудой. С порогового устройства составляющие импульсы спектральных составляющих поступают на вход счетчика импульсов, работающего в режиме запоминания только двух первых импульсов спектра. Триггеры счетчика соединены со схемами совпадения, синхронизируемых импульсом a₃. Как только амплитуда видеосигнала уменьшится до амплитуды, при которой после ограничения снизу останется один импульс, на схеме совпадения синхронно с импульсом a₃ формируется сигнал, переключающий аналоговый ключ 12. При этом, например, счетчик преобразователя 8 останавливается (фиксируется напряжение на измерителе 10 и ослабление α₅ аттенюатора 5), а включается преобразователь 9. Одиночный импульс спектральной составляющей полезного сигнала, если его амплитуда выше других составляющих спектра, ослабленный на α дБ поступает на вход счетчика преобразователя 9 со схемы 14 до момента, когда его амплитуда станет ниже установленного уровня сравнения U₀. При этом на аттенюаторе 6 и измерителе 10 устанавливается ослабление α дБ, равное коэффициенту перекрестных искажений в дБ. При линейной характеристике ослабления идентичных аттенюаторов 5, 6 в зависимости от тока управления, поступающего с преобразователей 8, 9 значение ослабления α может отсчитываться по значению напряжений (токов) на их выходе, отсчитываемых измерителем 10.

При измерении коэффициента блокирования измеритель работает следующим образом. Коэффициент блокирования определяется по формуле [1]:

где U_c, U_п - амплитуды сигнала на выходе СВЧ-усилителя при отсутствии и наличии помехи на его входе соответственно. В первом полупериоде импульса a₂ (фиг.2) измеритель работает аналогично измерению K_и, за исключением того, что выход схемы 13 отключается от аналогового ключа 12, а оба генератора (1, 2) включены и настроены на заданный режим измерения амплитуда, частота. Аналоговый ключ 12 переключается с аттенюатора 5 на аттенюатор 6, когда амплитуда полезного видеосигнала станет ниже заданного уровня U₀. Во второй полупериод генератор блокирующей помехи отключается импульсом a₂, при этом амплитуда полезного сигнала на выходе анализатора спектра возрастает и становится выше уровня U₀. Поступающие при этом с выхода схемы 14 импульсы устанавливают ослабление аттенюатора 6 α дБ, равное отношению в дБ.

При измерении коэффициента интермодуляции измеритель работает следующим образом. Коэффициент интермодуляции определяется по формуле [1]:

где U_и уровень радиопомехи на выходе усилителя СВЧ, возникающей в результате интермодуляции;

U_н - номинальный уровень сигнала на его выходе.

При этом в качестве генератора помехи 2 используют два генератора соединенных через СВЧ сумматор с вторичным каналом ответвителем 3, каждый из которых настраивают на частоты, не совпадающими с частотами основного или побочного канала усиления усилителя СВЧ, при этом уровни выходных сигналов помех устанавливают одинаковыми. Генератор 1 используется для определения уровня сигнала U_н. В первый полупериод импульса а₂ включены два генератора помехи 2 (генератор 1 выключен инверсным импульсом ) и импульса интермодуляционных помех U_н устанавливают, как было описано ранее, на аттенюаторе 5 ослабление α₅ дБ, при котором амплитуда помехи становится ниже уровня сравнения U₀ схемы 14, во второй полупериод генератор 2 выключается и на вход усилителя 4 поступает полезный сигнал с генератора 1, на выходе анализатора формируется сигнал U_н. При этом ключ 12 включает аттенюатор 6, на котором устанавливается ослабление α₆ дБ равное значению коэффициента интермодуляции в дБ.

В качестве генераторов 1 и 2 использовались генераторы качающейся частоты (ГКЧ) панорамных измерителей типа Р2-78, работающие в режиме ручной перестройки частоты, направленного ответвителя - ответвитель 3.564.340, усилителя - усилитель типа М42121-1, аттенюаторов 5, 6 - аттенюатор РЕМ3.564.178. Счетчики преобразователей 8, 9, блок управления 11, схема 13 выполнены на интегральных схемах

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Е.И.Егоров и др. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи. - М.: Радио и связь, 1986 г. - С.120-131, рис.4.11, 4.14.

2. Михайлов А.С. Измерение параметров ЭМС РЭС. - М.: Связь, 1980. - 200 с. рис.8.14 (прототип).

3. Мартынов В.А., Селихов Ю.И. Панорамные приемники и анализаторы спектра; под ред. Г.Д.Заверина. - 2-е изд., перераб и доп. - М.: Сов. радио, 1980, - С.337-340.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматического измерения параметров электромагнитной совместимости СВЧ-приборов. Техническим результатом является уменьшение времени измерения. Устройство содержащее генератор сигнала, генератор помехи, направленный ответвитель, анализатор спектра и выходные клеммы для подключения измеряемого усилителя, снабжено двумя управляемыми аттенюаторами СВЧ, двумя преобразователями частота-напряжение, измерителем ослаблений, аналоговым ключом, блоком сравнения, блоком выделяемого полезного сигнала и блоком управления. 2 ил.

Измеритель параметров электромагнитной совместимости СВЧ-усилитель, содержащий генератор сигнала и генератор помехи, выходы которых соединены через направленный ответвитель с входными клеммами для подключения измеряемого усилителя, анализатор спектра и выходные клеммы для подключения измеряемого усилителя, отличающийся тем, что с целью уменьшения времени измерения, в него введены два управляемых аттенюатора СВЧ, два преобразователя частота-напряжение, измеритель ослаблений, аналоговый ключ, блок сравнения, блок выделения полезного сигнала и блок управления, при этом управляемые аттенюаторы соединены последовательно и включены между выходными клеммами для подключения измеряемого усилителя и входом анализатора спектра, первый выход каждого преобразователя частота-напряжение соединен с управляющим входом соответствующего управляемого аттенюатора СВЧ, второй выход - соответственно с первым и вторым входами измерителя ослабления, первые входы преобразователей частота-напряжение соединены с первым выходом блока управления, вторые входы - с первым и вторым выходами аналогового ключа, первый вход которого и управляемый вход генератора помехи соединены со вторым выходом блока управления, третий выход блока управления соединен с управляемым входом генератора сигнала, второй вход аналогового ключа - с выходом блока выделения полезного сигнала, третий вход аналогового ключа соединен с выходом блока сравнения, первый вход блока выделения полезного сигнала и вход блока сравнения соединены с выходом видеосигнала анализатора спектра, а второй вход блока выделения полезного сигнала - с выходом синхроимпульса развертки анализатора спектра и входом блока управления.