Устройство для измерения фазовых сдвигов Советский патент 1982 года по МПК G01R25/02 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ

. . 1 . Изобретение относится к радио- измерительной технике и мсйкет быть использовано для измерений фазовых характеристик радиоустройств на высоких и сверхвысоких- частотах.

Известен фазометр, состоя|ций из генератора СВЧ-сигнала, измерительной линии, исследуемого устройства и модулятора, НЧ-генератора и источника постоянного тока, измери- JQ тельной линии, микрометрического индикатора линии, линейного преобразователя, усилителя низкой частоты, синхронного детектора и прибора индикатора 1.15

Недостатками фазометра являются низкая разрешаклчая способность и, следовательно, невысокая точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому 20 является устройство для измерения фазы с оптическим опорным каналом. Это устройство содержит два канала: высокочастотный измерительный, в которой включен исследуемый СВЧ-элемент и оптический канал опорных колебаний. Высокочастотный сигнал с выхода генератора подается на вход делителя мощности, с первого выхода которого колебания поступают в исследуемый элемент и далее через первый вентиль на высокочастотный вход фазового детектора. Со второго выхода делителя мощности колебания через второй вентиль поступают в электрооптический модулятор света, который осуществляет модуляцию светового излучения по интенсивности опорным и высокочастотным сигналом. Этот модулированный световой сигнал через оптический фазовращатель подается на второй оптический вход фазового детектора, выполненного в виде фотоэлектронного умножителя с высокочастотным резонатором. На выходе фазового детектора (фотоэлектронного умножителя) образуется сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу 39 между опорными колебаниями, поступающими со второго вентиля на электрооптический модулятор, и сигналом измерительного канала, прошедшим через исследуемый СВЧ-элемент Г2. Однако для обеспечения достаточно большой глубины модуляции света в оптическом опорном канале (до 5080/; ) требуется значительная (до нескольких ватт ) мощность опорных колебаний, поступающих на высокочастотный вход оптического модулятора со второго выхода делителя мощности. Увеличение мощности высокочас тотного генератора приводит к снижению стабильности как амплитуды его колебания, так и частоты , что неминуемо -ведет к уменьшению точности измерения фазового сдвига. Мощность опорных колебаний, поступающая в электрооптический модулятор света, полностью рассеивается в электрооптическом кристалле, либо в специальном балластном сопротивлении, а дополнительный нагрев модулятора приводит к дополнительной фазовой нестабильности в канале опорных колебаний и к ошибкам измерения. Целью изобретения является повышение точности измерений фазового сдвига. Поставленная цель достигается те что в устройстве для измерения фазовых сдвигов, содержащем оптически связанные источник когерентного све та, электрооптический модулятор и оптический фазовращатель, выход кот рого связан с оптическим входом фазового детектора, выполненного в ви де фотоэлектронного умножителя с ре зонатором и подключенного к индикатору СВЧ-элемент, через первый вентиль, подключенный к резонатору фазового детектора, высокочастотный генератор и второй вентиль, подключается высокочастотный вход электро оптического модулятора к выходу выс кочастотлого генератора, и высокочастотный выход электрооптического модулятора - к входу исследуемого СВЧ-элемента через второй вентиль. На чертеже представлена блок-схе ма устройства. Устройство содержит генератор 1 высокочастотных колебаний, второй вентиль 2 (невзаимный ферритовый элемент ), исследуемый СВЧ элемент 3 первый вентиль , фазовый детектор, в виде фотоэлектронного умножителя С резонатором 5, индикатор 6, источник 7 когерентного света, электрооптический модулятор 8 света бегущей волны, представляющий собой замедляющую систему для высокочастотного сигнала, внутри которой расположен электрооптический кристалл, оптический фазовращатель 9. Источник 7 когерентного света ( оптический квантовый генератор генерирует высокостабильный когерентный сигнал в оптическом диапазоне частот (луч света, который последовательно проходит через модулятор 8, фазовращатель 9 и попадает на оптический вход фотоэлектронного умножителя с высокочастотным резонатором 5. На высокочастотный вход модулятора В поступает высокочастотный сигнал с генератора 1. С высокочастотного выхода модулятора 8 сигнал подается на второй вентиль 2, и далее через исследуемый СВЧ элемент 3 и первый вентиль этот сигнал поступает в высокочастотный резонатор фотоэлектронного умножителя 5. Вентили 2 и служат для развязки и уменьшения влияния отраженных волн. Устройство работает следующим образом. Высокочастотный сигнал от генератора 1, проходя от входа к выходу замедляющий системы электрооптического модулятора 8 осуществляет модуляцию по интенсивности светового излучения, поступающего от оптического квантового генератора. Этот модулированный световой сигнал через оптический фазовращатель 9 поступает на оптический вход фотоэлектронного умножителя с высокочастотным резонатором 5. Высокочастотный сигнал, прошедший замедляющую систему электрооптического модулятора 8, поступает на второй вентиль 2, исследуемый СВЧ элемент 3 и через первый вентиль подается на высокочастотный вход фотоэлектронного умножителя с высокочастотным резонатором 5 т.е. в резонатор. На выходе фотоэлектронного умножителя образуется сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу между высокочастотными колебаниями, которыми модулирован по интенсивности световой луч и колебаниями, прошедшими через исследуемое устройство. Этот сигнал регистрируется индикатором 6.

Подача высокочастотного сигнала, осуществившего : модуляцию по интенсивности светового луча в электрооптическом модуляторе бегущей волны на входные зажимы исследуемого устройства, позволяет уменьшить необходимую мощность генератора высокочастотного сигнала, уменьшить тепловой нагрев элементов электрооптического модулятора, что приводит к уменьшению погрешностей измерения фазы за счет нестабильное ти амплитуды и частоты высокочастот ного сигнала. Уменьшается также погрешность измерения за счет отражений в оптическом опорном канале, поскольку модуляция интенсивности светового луча осуществляется теми же колебаниями, что поступают на вход исследуемого устройства, и влияние отражений одинаково складывается как на опорном, так и на измерительном каналах.

формула изобретения

Устройство для измерения фазовых сдвигов, содержащее оптически свя 36006

занные источник когерентного света, электрооптический модулятор и оптический фазовращатель, выход которого связан с оптическим входом фазового

5 детектора, выполненного в виде фотоэлектронного умножителя с резонатором и подключенного к индикатору, СВЧ-элемент, через первый вентиль подключенный к резонатору фазового

to детектора, высокочастотный генератор и второй вентиль, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, высо-кочастотный вход электрооптического

15 модулятора подключен к выходу высокочастотного генератора, а высокочастотный выход электрооптического модулятора подключен к входу ис следуемого СВЧ-элемента через второй

20 вентиль.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССРW 283336, кл. G 01 R 25/02, 1968.

25 2.Авторское свидетельство СССР ff 720955, кл. 6 01R 25/02, 1977.