Устройство для измерения быстроизменяющихсяфАзОВыХ СдВигОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизмерениям, в частности к устройствам для измерения фазовых сдвигов, и может -быть использовано при измерении фазовой стабильности клистронов, лам бегущей волны и других усилителей СВ а также зависимости параметров этих приборов от режимов питания. Известно устройство для измерения быстрых фазовых сдвигов/ содержащее СВЧ генератор, опорный генератор, из мерительный и опорный каналы, усилитель и фазоизмеритель 1. Однако быстродействие такого устройства ограничено узкополосностью устройства обработки информационного сигнала в квадратурных сумматорах, низкой точностью измерения, неоднозначностью регистрашии фазовых сдвигов . Известно устройство для измерения быстроменяющейся фазы, содержащее СВЧ генератор, опорный и измерительный каналы СВЧ, опорный генератор, смеситель, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор 2, Недостатком этого устройства явля ется невысокая погрешность измерений и неоднозначность индикациГ фазы СВЧ Цель изобретения - повышеЕше точности измерения и достижение однозначности при индикации фазовых сдвигов СВЧ. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор СВЧ, направленный ответвитель, опорный генератор, смеситель, соединенный с усилителем промежуточной частоты, и фазовый детектор, причем генератор СВЧ соединен со входом направленного ответвителя, подключенного через выводы исследуемого объекта ко входу смесителя, введены удвоитель частоты, фазовый модулятор, сумматор, ограничитель и фазосдвргатег.ь, причем второй выход направленного ответвителя соединен с первым входом фазового модулятора, второй и третий входы которого через удвоитель частоты и непосредственно соединены с опорным генератором, а выход - со входом смесителя, при этом второй выход опорного генератора через фазосдвигатель соединен с управляющим входом разового детектора, выход сумматора через ограничитель соединен с первым входом фазового детектора, а первый и второй входы его подключены к опорному генератору и выходу усилителя промежуточной частоты. На фиг. 1 приведена Функциональна схема устройства для измерения быстрой э меняющихся фазовых сдвигов; на фиг. 2 - закон фазовой модуляции опорного СВЧ сигнала. Устройство состоит из генератора СВЧ 1, опорного генератора 2, удвои теля 3 частоты, напра.влекного от нет вителя 4, фазового мо.цулятора 5, из меряемого объекта б, смесителя 7, усилителя 8 промежуточной частоты, cyf«vsaTOpa 9, ограничителя 10, фазового детектора 11 и фазосдвигателя 12, Устройство работает следующим об разом, СВЧ сигнал генератора 1 разветвл ется направленным ответвителем 4 н два канала, в одном из которых установлен объект б измерения, а в другом - фазовый модулятор 5. Разность фаз сигналов, поступающи на смеситель, равна Д4 М , sin S11 -iMgsin 2filt f , где M , индексы фазовой модуляции сигнала опорной частоты и его второй гармоники, определяемое амплитудой этих сигналов Ч фазовый сдвиг, вносимый объекто б измерения. Переменное напряжение на выходе смесителя; равно Uj. - и cosAf После разложения в ряд сиг нзл первой.гармоники можно записать В виде Uo, - 2Ucos4JJJ4,.3 (М..,) + ;J4x..-X .X (Mjllcosat + 2U Sinns fJi.j, (M,) + 4 к - . (f- 2) 1 s i n 9-t.(1У Как показал численный расчет, про веденный на ЭВМ, каждому не нулевому значению М соответствует несколько значений М,,, при которых амплитудой при ain f равны. Это означает, что при изменении Ч сигнал первой гармоники лишен амгшитудной модуляции и его фазе передается фаза СВЧ, т.е. выражение (1) приводится к виду tic, - cos (5lt.+ Р) , где 1-- коэффициент, зависящий от рзелигинрэ1 индексов фазовой модуляции и характеризующий потери энергии на перенос фазы СВЧ фазе ПЧ, Величина 1 И),72 получается при М, 2,08 и М - 1,21 и соответствует потерям чЗ дБ, что вполне допустимо. Расчетный закон изменения Л. f во времени, при Ч - const (закон модуляции фазы в фазовом модуляторе) приводим на фиг, 2; пунктиром дана пилообразная аппроксимация. На выходе смесителя 7 УПЧ 8 выделяет первую гармонику модулирующего сигнала и далее сигнал поступает на суг-5матор 9, где складывается с сигналом той же частоты. Суммарный сигнал после ограничения в ог раничителе 10 поступает на информационный вход фазового детектора 11, на опорный вход которого подается сигнал опорного генератора 2 через фазосдвигатель 12 на 90°. Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность измерения быстрых фазовых сдвигов, уменьшить погpeujHOCTb измерения с 20-30° до S-1, а также достигнуть однозначности при индикации фазовых сдвигов СВУ. Формула изобретения Устройство для измерения быстроизменяющихся фазовых сдвигов, содержащее генератор СВЧ, направленный ответвитель, опорНЕ й генератор, смеситель, соединенный с усилителем промежуточной частоты, и фазовый детектор, причем генератор СВЧ соединен со входом направленного ответвителя, подключенного через выводы исследуемого объекта, ко входу смесителя, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности при достижении однозначности измерений, в него введены удвоитель частоты, фазовый модулятор-, сумматор, ограничитель и фазосдвигатель, гтричем второй выход направленного ответвителя соединен с первым входом фазового модулятора, второй и третий входы которого через удвоитель частоты и непосредственно соединены с опорным генератором, а выход - с входом смесителя, при этом второй выход опорного генератора через фазосдвигатель соединен с управляющим входом фазового детектора,выход сумлютора через ограничитель соединен с первым входом фазового детектора, а первый и второй входы его подключены к oпopнo 4y генератору и выходу усилителя промея уточной частоты. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 167909, кл, G 01. R 25/02, 1965. 2.Авторское Сзидетельство СССР № 338860, кл. G 01 R 25/00, 1970,