Измеритель фазовых сдвигов не-ВзАиМНыХ чЕТыРЕХпОлюСНиКОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ НЕВЗАИМНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛГХ: НИКОВ

калы ЭЛТ. Выход СВЧ-генератора выокого уровня мощности, вход котороо подключен к выходу модулятора, одключен к входу делителя мощности, выходы которого через первый и втоой фёрритовые вентили, основные каналы первого, второго и четвертого, третьего направленных ответвлений подключены соответственно к пер-вым фланцевым соединениям первого и второго высокочастотных переключа- телей/ вторая пара фланцевых соединений которых соединена с входом и выходом отрезка волновода, а третья пара - с клеммами для подключения исследуемого (невзаимного) четырехполюсника. Вторичные каналы первого, второго, третьего и четвертого направленных ответвителей подключены к вторым и третьим фланцевым соединениям третьего и четвертого высокочастотных переключателей, первые фланцевые соединения которых подключены к входам первого и второго тройников соответственно. Первый. и второй входы квадраз урного (90°) и противофазного (180) восьмиполюсников подключены соответственно к первым и вторым выходам первого и второго тройников, а их первый и второй выходы подключены соответственно к входам первого, второго, третьего и четвертого.безинерционных измерителей мощности, один из выходов которых подключен к первой, второй, третьей и четвертой согласующим нагрузкам, а другой соответственно к входам первой и второй схем вычитания. Выходы схем вычитания подключены к первьом входам первого и второго синхронных детекторов, ко вторым входам которых подключен выход модулятора, и соответственно .к горизонтально и вертикально отклоняющим пластинам ЭЛТ. Выходы первого и второго синхронных детекторов .подключены к входам первого и второго индикаторов с нулем в середине шкалы 2 .

Однако в этом измерителе существуют дополнительные погрешности измерения фазовых сдвигов, причиной которых является наличие в кольцевом тракте двух одновременно существующих и противоположно направленных СВЧ-волн, а также неидентичность синхронных детекторов и индикаторов с нулем в середине шкалы-. Наличие в измерительном тракте механических высокочастотных переключателей увеличивает трудоемкость измерения прямого, обратного и невзаимного фазовых сдвигов. Кроме того, измеритель не позволяет производить панорамное воспроизведение фазовых сдвигов в диапазоне частот.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения

фазовых сдвигов и расширение функ- ; циональных возможностей за счет обеспечения панорамного воспроизведения фазовых сдвигов в диапазоне частот., с Эта цель достигается тем, что в измеритель фазовых сдвигов невзаимных четырехполюсников, содержащий делитель мощности, первый и второй фёрритовые вентили, выходы которых

через основные каналы соответственно первого, второго, третьего и четвертого, направленных ответвлений подключены к первым фланцевым соединениям первого и второго высокочастотных переключателей, вторая пара фланцевых соединений которых соединена с входом и выходом отрезков волновода, а третья пара - с клеммами для подключения исследуемого невзаимного четырехполюсника, квадратурный и противофазный восьмиполюсники/ входы которых подключены к выходам первого и второго тройников, первый и второй вычитатели, выходы которых подсоединены со.ответственно к вертикально и горизонтально отклоняющим пластинам ЭЛТ, синхронный детектор, соединенный входом с выходом модулятора, а выходом - с индикатором, введены генератор качающейся частоты, первый и второй управляемые

аттенюаторы, первый и второй управляемые СВЧ-переключатели, первый, второй, третий и четвертый детекто-. ры, управляемый 1двухканальный электронный коммутатор. Вход генератора качающейся частоты подключен к выходу модулятора, а выход - к входу делителя мсйцности. Входы управляемых аттенюаторов соединены с выходами делителя мощности, а выходы - соответственно с входами ферритовых вентилей. Первые входы первого и второго управляемых СВЧ-переключателей подключены к вторичным каналам первого и третьего направленных

5 ответвлений, вторые входы - к вторичным каналам второго и четвертого направленных ответвлений, а их выходы - соответственно к входам первого и второго тройников.

0 Входы первого, второго, третьего и четвертого детекторов под слючены к выходам квадратурного и про.тивофазного восьмиполюсников, а их выходы - к первому и второму

е вычитателям. Входы управляемого двухканального электронного коммутатора подключены к выходам первого и второго вычитателей, а выход к входу синхронного детектора. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого измерителя.

Устройство содержит генератор качающейся частоты 1, блок управления 2, модулятор 3, делитель мощности 4, первый 5 и второй 6 управляемые аттенюаторы, первый 7 и второй 8 ферритовые вентили, первый 9 второй 11, третий 12 и четвертый 10 направленные ответвители, первый 13 и второй 14 СВЧ-переключатели, отрезок волновода 15, исследуемый невзаимный четырехполюсник 16, первый 17 и второй 18 управляемые СВЧ-переключатели, первый 19 и второй 20 тройники, квадратурный (90 21 и противофазный (180°) 22 восьм полюсники, первый 23, второй 2.4, тр тий 25 и четвертый 26 детекторы, п вый 27 к второй 28 вычитатели, упр ляемый двухканальный электронный коммутатор 29, синхронный детектор 30, индикатор с нулем в середине шкалы 31 и ЭЛТ 32. Измеритель работает следующим образом. В режиме калибровки переключатели 13, 14 устанавливают в положение а и а , генератор качающейся частоты 1 и блок управления 2 переводят в ручной режим работы. При этом , частоту СВЧ-сигнала устанавливают равной средней/рабочей частоте иссл дуемого четырехполюсника 16, а блок управления 2 устанавливают в такое положение, при котором аттенюатор 5 включен, а аттенюатор б выключен К входам тройников 19, 20 соответственно подключены выходы вторичных каналов направленных ответвителей 9и 12, к входу синхронного детектора 30 - выход одного из вычитателей 27, 28. При таком состоянии измерителя СВЧ-сигнал поступает от генератора 1 на вход делителя мощности 4, где распределяется поровну между двумя каналами. При этом сигнал со второго выхода поглощается аттенюатором 6 и дальше в измерительный тракт не поступает. Прямая парЦиональная СВЧ-волна с первого выхода делителя мощности 4 проходит последовательно через аттенюатор 5, фферитовый вентиль 7, основные каналы ответвителей 9, 11, переключатель 13, отрезок волновода 15, переключатель 14, основные каналы ответвителей 12, 10и поглощается вентилем 8. При этом на выходах вторичных ка налов ответвителей 9, 12 появляются СВЧ-сигналы, пропорциональные фазе сигнала на входе и ш:1ходе калибровочного отрезка волновода 15 U А si nu)t , UgB sin(), где А, В - амплитуды сигналов на вх де и выходе калибровочногсЗ канала соответственно, которые через тройники -19, 20 подаются на входы проти вофазного (180°) и квадратурного (90) восьмиполюсников 21 и 22. При квадратичной характеристике детекторов 23-26 на входах ёычитателя 27 появятся видеосигналы Ua 7 А +4- в-АВ sin if Ug (--| sincf, (4) a на входах вычитателя 28 - выдеосигналыи I. cosCf (5) Uj. А +iB -l-AB cosqj. (6) На вход синхронного детектора 30 ерез коммутатор 29 с выхода вычитателя 27 будет подаваться видеосигнгш U6-V2AJ sincf, а с выхода схемы вычитания 28 - видеосигналU U2-Uj,2AB cosCf. Регулировкой фазовых характеристик вычитателей 27, 28 индикатор 31 устанавливается на о . Калибровка измерителя для измерения производится аналогично. При этом переключатели 17, 18 переводятся в положение а - б соответственно. При калибровке измерителя для измерения лф переключатели 17, 18 устанавливаются в пвложения а и б. В этом случае на входы тройников 19 и 20 подаются сигналы с выходов ответвителей 11 и 12. На этапе измерения переключатели 13, 14 устанавливаются в положение б-б, а генератор 1 и блок управления 2 переводятся в автоматический режим. При этом блок управления 2 начинает вырабатывать управляющие импульсы типа меандр с частотой следования . Соотношение п,(9). кл где частота качания генератора, определяет число точек измерения в пределах полосы качания. На экра не ЭЛТ 32 луч будет очерчивать три линии, первая из которых будет представлять в полярных координатах зависимость qif,p , вторая - зависимость фоБр / э третья - зависимость дер от частоты СВЧ-генератора. Очевидно, что в те моменты времени, когда СВЧ-сигнал поступает в измерительный тракт через аттенюатор 5, на входе синхронного детектора 30 удет сигнал, определяемый выражениями (7) и (8) в зависимости от оложения коммутатора 29, и пропориональный cf пр . Постоянное напряжеие с выхода детектора 30 поступает а индикатор 31, причем при подае видеосигнала, например, с выитателя 27 иа вход детектора 30 индикатор 31 будет служить для отсчета измеряемого фазового сдвига, а при подаче видеосигнала с выхода вычитателя 28 - для исключения неоднозначности отсчета при измерении в пределах 0-360°. В те моменты времени, когда СВЧ-сигнал поступает в измерительный тракт через аттенюатор б на входе детектора 30 будет напряжение пропорциональное Ц1 ОБР , Когда СВЧ-сигнал поступает в изм рительный тракт через оба аттенюатора 5, б)на входе детектора 30 будет видеосигнал, пропорциональный Д. В случае запитки кольцевого трак та со стороны аттенюаторов 5 и 6, например, при измерении Cfrip в ответвители 9, 12, вследствие их ко нечной направленности попадает част СВЧ-сигнала обратной волны, а в ответвитель 12 кроме„.того попадает часть СВЧ-сигнала обратной волны, отр женной от выхода четырехполюсника . П этому при изнерениис прИфоБ озникает д полнительная погрешность,,, которая в являемом измерителе исключена за сче наличия в измерительном тракте только одной парциальной волны Таким образом, технико-экономические преимущества заявляемого устройства по сравнению с прототипом заключаются в следующем. Предлагаемый измеритель имеет бо лее высокую точность измерения ЧоБР которая достигается, во-первы за счет временного разделения каналов парциальных волн в кольцевом тр те, во-вторых, за счет применения одного синхронного детектора и индикатора с нулем в середине шкалы. Общая трудоемкость измерения уме шается за счет возможности одновременного последовательного контроля р оврИйЧ. Предлагаемый измеритель позволяет получить панорамное воспроизведение Ц) „р и Д tj) в полосе частот за счет применения генератора кача ющейся частоты. Формула изобретения Измеритель фазовых сдвигов невзаимных четырехполюсников, содерж щий делитель мощности, первый и вт рой ферритовые вентили, выходы кот |рых через основные каналы соответ1ственно первого, второго, третьего и четвертого направленных oтвed вителей подключены к первым, фланцевым соединениям первого и второго высокочастотных переключателей, вторая пара фланцевых соединений которых соединена с входоь и выхоом отрезка волновода, а третья пара - с клеммами подключения исследуемого невзаимного четырехполюсника, квадратурный и противофазный восьмиполюсники, входы которых подключены к выход-ам первого и второго тройников, первый и второй вычитатели, выходы которых подсоединены соответственно к горизонтально и вертикально отклоняющим пластинам электроннолучевой трубки, синхронный детектор, соединенный входом с выходом модулятора, а выходом - с индикатором, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения фазовых сдвигов и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности панорамного воспроизведения фазовых сдвигов в полосе частот, введены генератор качающейся частоты, первый и второй управляемые аттенюаторы, первый и второй управляемые СВЧ-переключатели, первый, второй, третий и четвертый детекторы и управляемый двухканальный электронный коммутатор, причем вход генератора качающейся частоты подключен к выходу модулятора, а выход к входу делителя мощности, входы управляемых аттенюаторов соединены с выходами делителя мощности, а выходы - соответственно с входами ферритовых вентилей, первые входы первого и второго управляемых СВЧ-переключателей подключены к вторичным каналам первого и третьего направленных ответвителей, вторые входы - к вторичным каналам второго и четвертого направленных ответвителей, а их выходы - соответственно к входам первого и второго тройников, выходы квадратурного и противофазного восьмиполюсников подключены соответственно к входам первого, второго, третьего и четвертого детекторов, выходы которых подсоединены к первому и второму вычитателям, входы управляемого двухканального электронного коммутатора подключены к выходам первого и второго вычитателей, а выход - к входу синхронного детектора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Елизаров А.С. Автоматизация измерений параметров линейных невзаи(1ных СВЧ-четырехполюсников. М., Советское радио, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № 363043, кл. G 01 R 25/00, 1973 (прототип).