DE2252203A1

DE2252203A1 - Leistungsmesseinrichtung fuer radiofrequenz

Info

Publication number: DE2252203A1
Application number: DE2252203A
Authority: DE
Inventors: Frederick Raymond Hume; Jack Barrett Seaton
Original assignee: North American Rockwell Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1971-11-01
Filing date: 1972-10-25
Publication date: 1973-05-10
Also published as: JPS4857573A; IT966041B; CA952985A; JPS564875B2; GB1381153A; FR2158412A1; FR2158412B1; US3711771A

Description

PATENTAr "V.MT

HELfv. ; ^Ji

6 Frankuiri am Main 70 Sehn«d»nhof*tr. 27-Τ·Ι-61 7079

23. Oktober 1972 Gzs/goe

NORTH AMERICAN ROCKWELL CORPORATION

Leistungsmeßeinrichtung für Radiofrequenz

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leistungs- und Testeinrichtung für Radiofrequenz;

Die Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Radiofrequenz-Leistungseinrichtungen, wie z.B. Pulsradarsender und deren Breit-. bandleistungsverstärker-Bestandteile, einschließlich Wanderfeldröhren, Magnetrons und Klystrons umfaßt die Testuug der Spitzenleistung derartiger Radiofrequenz-Leistungseinrichtungen, um ein korrektes Arbeiten gemäß der Spezifikation sicherzustellen. Zahlreiche Verfahren wurden bisher angewendet, um ein solches Testen und eine solche Messung durchzuführen, alle haben jedoch gewisse Nachteile und Grenzen.

Ein Verfahren der Spitzenleistungsmessung beinhaltet die Verwendung eines Kalorimeters, in dem die Temperaturverämierung gegenüber der Umgebungstemperatur als Anzeige der von der Einrichtung abgegebenen Hitze verwendet wird, und daß demzufolge deren

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Leistungstätigkeit anzeigen soll. Dex*ar.tige Kalorimeter gibt es in zwei Bauarten: eine Naßbauart, bei eier eine bekannte FIüssigJtit durch das Kalorimeter mit einer geeichten Durchfluß-· rate hindurchläuft, und bei dem die Differenz zwischen der Eingangs- und der Ausgangsf lüssigkeitteiuperatur auf goat» lehnet wird. Bei der Trockenbauart, bei der eine geeichte Ken'je eines bekannten granulierten Materials als eine Hitaosenlte verwendet wird, wird deren Temperaturanstieg notiert. Derartige Kalorimeterverfahren leiden allgemein unter dem Nachteil, daß verhältnismäßig viel Zeit benötigt wird,, um die Kalorimeterablesungen uu standardisieren, aufgrund der langen thermischen Verzögerungen, die bei derartigen Temperaturantworten vorhanden sind, 7»uch wird die Genauigkeit der Messungen, die so erhalten worden, durch Ver änderungen in den Umgobungnzuständen beeinflußt, unter denen c'ie Messungen durchgeführt werden. Ein weiterer Nachteil der Kalorimetermethode ist ihre Instabilität bei niedrigen Leistuncjttpegeln was entweder einen Anstieg in der angegebenen Unsicherheit der erhaltenen Meßv/ert.e erfordert, oder eine Verkleinerung άα·Δ Inter valls zwischen den Eichungen. Typir.cherwei. se betragt das Eiciil vall fünf Wochen, während die Durchführung der Ei ellung selbst 4o-Mann-Stunden erfordern kann.

Eine andere bekannte Art der Radiofrecjiisinü-Lci sbtmgsmcüsv.nrj ist als Uutenwcitlmater-Vurfahren bekannt, und verwendet; ein οϊ. iekt

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eingekoppeltes Bolometer oder eine Thermistorleistungsmeß-Komblnation mit kalibriertem Abdämpfer, um den mittleren Leistungsausgang aufgrund einer im Leerlauf geeichten angelegten Radiofrequenzleistungseinheit, wobei .die Radiofrequenaängangsleistungsquelle ein geeichtes Kristallverfahren %^rerwendet_f bei dem eine zweite Thermistorleistungsmeßkorabination mit geeichtem Dämpfer für jede diskrete Frequenz von Interesse in dem Io Milliwatt- bis 2 1/2 Watt-Leistungsbereich ersetzt wird. Ein zweizügiger Schaltereingang zu einer Darstellungseinrichtung {wie z.B. ein Kathodenstrahloszillograph) stellt den gepulsten Ausgang der getesteten Einheit über einer Zeitbasis von mindestens zwei aufeinanderfolgenden Pulswiederholungsintervallen dar, wobei die angelegte CW-Radiofrcquenzquelle während der Interva-lle abgetastet und dargestellt wird, die zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsbreiten des Ausgangs dar im Test stehenden Einheit

liegen
(UUT, Unit under test)/ Der dargestellte Leistungspecjel des ge- ■ pulsten UUT-Ausgange«, zeitgernii.telt über dessen lulabreite, wird als deren Spitzenleistung gunormnen, wobei Abweichungen voxi dieser Spitzenleistung von dem abgetasteten CW-Raciiofrequensquellenpegel V3rv;endat wird, um das quantitative Ausiri-.ß einer derartigen UüT-Spitzenleistung bei derartigen unterschiedlichen Radioirecjueniren zn best.imir.an.

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Ein solches Verfahren der getrennten Arbeitsmessungen bei verschiedenen Frequenzen ist extrem langsam, erfordert im Durchschnitt für jedes Ausrüstungsstück, das so getestet wird, 15 Minuten. Ein solches Verfahren neigt auch dazu, von begrenzter Genauigkeit zu sein, aufgrund der Möglichkeit von menschlichen Fehlern bei den vielen Ablesungen, die erforderlich sind, und ebenso aufgrund der Effekte von angelegten Eingangs-Leistungspegeldifferenzen oder -Veränderungen zwischen der Anzahl von diskreten kalibrierten Quellen, die nacheinander verwendet werden. Ebenso unterwirft ein solches in die Länge gesogenes Testverfahren die Einheit, die zu testen ist, einer zusätzlichen Belastung, was ihre Gesamtzuverlässigkeit und die Lebensdauer nach dem Test vermindert. Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist der Leistungskalibrator Modell BCS-IB Pulse Power Calibrator, hergestellt von der Fa, Weinschel Engineering, Gaithersburg, Maryland (USA).

Kurz gesagt, die bekannten Verfahren und Geräte für die Messung der Radiofrequenzspitzenleistung leiden unter begrenzter Genauigkeit, niedriger Geschwindigkeit und hohen Kosten für die Eichung, ausgedrückt in Mann-Stunden.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung sollen die obengenannten Nächteile des Standes der Technik vermieden v/erden und ein Ver-

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fahren und ein Gerät für die Radiofrequenzspitzenleistungsmessung geschaffen werden, das eine größere Genauigkeit aufweist, eine höhere Geschwindigkeit zeigt und geringere Kosten bei der Eichung, ausgedrückt in Mann-Stunden, über einen längeren Benutzungszeitintervall beinhaltet.

Bei einer vorzugsweisen Ausfuhrungsform der Erfindung wird ein Gerät zur Bestimmung der Spitzenleistung eines pulsmodulierten Radiofrequenzleistungsverstärkers als eine Einheit unter Test geschaffen, bestehend aus einer Einrichtung mit geschlossener Schleife, zum Antrieb der Einheit unter Test mit einer Quelle als angelegten Eingang, die einen konstanten Leistungspegel· einer Radiofrequenz liefert, deren Frequenz verändert wird. Dar Ausgang der Antriebseinrichtung wird vor der Anwendung als ein Eingang für die Einheit unter Test pulsmoduliert. Es sind ebenfalls Einrichtungen vorgesehen, um die mittlere Ausgangsleistung der pulsmodulierten Einheit unter Test als eine Funktion dar Ablenkfrequenz der Radiofrequenzquelle zu bestimmen. Die Spitzenleistung der Einheit unter Test wird dann bestimmt, indem man den mittleren Leistungsausgang der Einheit unter Test mit einem Wert multipliziert, der dem Impulswiederholungsintervall der Pulsmodulation entspricht, wonach dieses Produkt durch einen Wert dividiert wird, der der Impulsbreite entspricht.

³⁴⁰

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Mit Hilfe einer derartigen Anordnung werden Fehler aufgrund
von Eichveränderungen bei der aufeinanderfolgenden Zuführung von diskreten Radiofrequenzquellen vermieden. Ebenso liefert die Verwendung einer Schwingfrequenzquelle größere Datenmen-

in

gen für ein fortlaufendes Spektrum einer geringeren Zeit, als sie benötigt wurde, um manuell eine begrenzte Anzahl von diskreten Frequenzen eines derartigen Spektrums abzutasten. Eben-

so verhindert die Verwendung einer automatischen Pegelkontrolle der Anregung der Schwingfrequenzquelle die Meßfehler, die bei der Verwendung von aufeinanderfolgenden diskz*eten Frequenzanregungsquellen auftreten, wie sie auch den zusätzlichen Eichaufwand vermeiden, der bei der Eichung einer derartigen
Vielzahl von diskreten Frequenzquellen auftritt, so daß eine solche Messung in einer sehr geringen Zeit durchgeführt werden kann.

Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Einrichtung zur Bestimmung der Spitzenleistung einer gepulsten Radiofrequenzleitstungsverstärkereinrichtung zu bestimmen.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist nie Schaffung einer Spitzenradiofrccjaeiiisleistungsmessung mit verbesserter Genauigkeit.

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Ein noch anderes Ziel ist die Schaffung einer Spitzenradiofrequenzleistungsmeßeinrichtung, die weniger Mann-Stunden zur Eichung und zur Wartung erfordert.

Im folgenden wird daher ein Verfahren für ein Gerät zur Messung der Spitzenleistung einer gepulsten Mikrowellenleistungseinrichtung als einer Einheit unter Test beschrieben, bei "dem eine Einrichtung zum Antrieb der Einheit unter Test mit einem konstanten Leistungspegel vorgesehen wird, wobei eine Schwingfrequenzquelle für Radiofrequenzenergie als ein angelegter Eingang genommen wird, und bei dem ebenfalls Einrichtungen für eine gepulste Modulation des angelegten Einganges vorgesehen ist. Weiterhin sind Einrichtungen geschaffen, die auf den zeitgemittelten Leistungsausgang, auf die Pulswiederholungsrate und die Impulsbreite der pulsmodulierten Einheit unter Test reagieren, um deren Spitzenleistung anzuzeigen.

Weitere Vorteile und /yiwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung eines Äusführungsbeispiels sowie aus der folgende;» Beschreibung.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramin eines Systems, das einen Aspekt der Erfindung illustriert?

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Fig. 2 ein Blookdiagramm einer Digitaleinrichtung, die mit gewissen Elementen.der Fig. 1 zusammenarbeiten kann, um die Spitzenleistung zu berechnen;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Analogeinrichtung, die mit gewissen Elementen der Fig. 1 zusammenarbeiten kann, um die Spitzenleistung zu berechnen;

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, einschließlich Digitalkompensation für Veränderungen in der Systemarbeitsweise mit Ablenkfrequenz;

Fig. 5 ein Spektraldiagramm, das die kombinierte Spektralantwort eines Modus des Ablenkfrequenzoszillators und der gepulsten Einheit unter Test von Fig. i zeigt;

Fig. 6 eine Illustration einer Mittelleistungsäarstellung, die von dem Aufzeichner der Fig. 1 v/ie der ge geben wird;

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Pulsbreite- und Pulsintervall-Meüffinrichtung des rechnenden Zählers der Fly.

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Fig. 8 ein schematisches Diagramm eines Pulsbreitenmoduls der Fig. 3; und die

Fig. 9 und Io repräsentative Frequenzantwortdiagramme der Verzweigungen und der Hauptausgange eines Mikrowellenkopp lers.

In den Figuren bedeuten gleiche Zeichen gleiche Teile.

In der Fig. 1 ist ein System zum Testen einer Einheit unter Test (UUT) dargestellt, wie z.B. eine Wanderfeidröhre (TWT), die Einrichtungen zum Antrieb der UUT mit einer Quelle für Radiofrequenzenergie von konstantem Leistungspegel mit gewobbel-

unifaßt
ter Frequenz/ Eine solche Quelle umfaßt einen Wobbel-JRadiofrequenzoszillator lo, dessen Ausgang mit einem Breitband-Radiofrequenz leistungsverstärker 11 verbunden ist. Die Regelung des mittleren Ausgangsleistungspegels der Leistungsausgangsstufe 11 wird mittels eines Thermistors 12 erareicht, der auf den Ausgang der Radiofrequenzlaistungsstufe 11 reagiert, um in üusammenarbeit mit einem Leistungsmeter 13 ein Leistungspegelrückführsignal zu liefern,um den Oszillator Io abzulenken, um eine automatische Leistungspegelregulierung des Oszillators zu erreichen. Der geregelte Leistungsausgang der Radiofrequenz leistungsstufe 11 ist mit dem Eingang der Einheit unter Test (UUT) mittels eines Dioclenschalters 14 verbunden, die einen

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- Io -

Schaltsteuereingang 15 aufweist, der in Wirkverbindung steht mit einem Systemtrigger des UUT mittels einer Treiberverstärkerstufe 16, wodurch ein impulsmodulierter Eingang geliefert wird. . .

Der sich ergebende frequenzabgelenkte und impulsmodulierte Ausgang des UUT wird mit dem frequenzabgelenkten CW-Ausgang der Leistungsstufe 11 mit Hilfe eines Hybridkopplera 17 gemischt, der ausgangsgekoppelt ist mit einem Wellenleitermischer 18. Das kombinierte Spektrum des abgelenkten Einzelspektrallinienausgangs der Leistungsstufe 11 und die Spektralverteilung des UUT-Ausgangs werden dann von Mischer 18 einem Spaktrumanalysator 19 für Darstellungsüwecke zugeführt. Line derartige Darstellung ist für eine Reihe von aufeinanderfolgenden diskreten Frequenzen in den Fig. 5a, 5b und 5c dargestellt. In diesen Figuren gibt es eine Hauptspoktralkeule mit einer mittleren Frequenz f , entsprechend dem Trägerfrequenzausgang des UUT und einer Serie von obsren und unteren Seitenfrequenzen (f -Tnf„) , deren Frequenz abstand der PulswJederholuncfii~ ο κ

frequenz (f ) oder dem ßeciprokan des Pulswiederholungsintervalles entspricht, während die Umhüllende 21 dor Spektrallinien der Funktion (sinus X) /_χ folgt, wobei die Breite (2/^- ) der Hauptspektralkeule gleich ist dem Zweifachen des Reciproken der Impulsbreite, wie mehr im einzelnen auf den Seiten 15i), 16o in den Text "Introduction to Radar Systems" von Skolnik

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(McGraw-Hill, 1962) erklärt ist. Ks ist auch eine einzelne Spektrallinie 22 dargestellt, entsprechend der Ausgangsfrequenz des Oszillators Io (Fig. 1) während eines abgetasteten Impulsin tervals, wobei der dargestellte Energiepegel pro Cyclus im allgemeinen höher ist, als der der spektralen Ausbreitung der impulsmodulierten Umhüllenden 21, wie wohlbekannt ist.

Aus einem Vergleich der Fig. 5a, 5b und 5c läßt sich erkennen, daß das Abtasten oder Auslenken der Ausgangsfrequenz des Oszillators Io (Spektrallinie 22) von einem Impulsintervall zu einem nachfolgenden Impulsintervall dazu dient, die Umhüllende 21 entsprechend frequenzzuverschieben. Mit anderen Worten, eine Spektrallinie 22 versetzt sich nach rechts bei aufeinanderfolgenden Impulswiederholungen,- entsprechen d tut es die Spektralenergieumhüllende 21.

In Fig. 1 ist ebenfalls eine automatische Frequenzsteuereini-ichtung 7o vorgesehen, deren Eingang auf den Ausgang des Elementes 11 für eine selektive Regelung reagiert.

Aufgrund der normalen Antwort ües UUT kann deren Frequenzausgang von der ihr zugeführten Eingangs;anregung sich unterscheiden, wobei diese Frequenzverschiebung beim Teilten der UUT-Jurbeitsv/eise gemessen werden muß, Die Bestimmung der /ibveichung der UUT-Ausgangsfrequenz von ein^r angelegten Eingün-jsanreyungsfrequenz

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ist notwendig, z.B. bei der Eichung und der Verwendung einer UUT bei einer Coherentdopplersystemanwendung, bei dem die Dopplerverschiebung des empfangenen Signals möglichst genau bestimmt werden soll. Das Testen der UUT-Frequenzverschiebung erfordert eine besonders stabile Eingangsfrequenz. Der Oszillator Io muß daher in der Lgge sein, an einer ausgewählten diskreten Frequenz zu arbeiten, wobei zufällig Frequenzmodulationen aufgrund von Veränderungen und Brummen der LeistungsVersorgung vermieden werden muß. Entsprechend ist in Fig. 1 eine automatische Frequenzsteuereinrichtung 7o vorgesehen, die einen Eingang besitzt, der auf den Ausgang des Elementes 11 reagiert, um den Oszillator Io selektiv zu regeln, wenn der Schalter 71 geschlossen ist.

Das Schließen des Schalters 71 liefert eine Helix-Steuerspannung an die Helix der Rückwärtswellenröhre (backward wave tube) der Ablenkfrequenzquelle lo, um dessen Frequenz ^u steuern oder phasenmäßig zu blockieren auf eine feste Referenzfrequenz eines Satzes von Kristallbezugsfrequenzen, die innerhalb des Oszillatorstabilisators 7o enthalten sind. Mit anderen Worten, der Ausgang des Oszillators Io wird somit auf eine ausgewählte Frequenz stabilisiert.

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In Fig. 1 ist weiterhin eine Einrichtung zur Bestimmung der

des
mittleren leistung UUT vorgesehen, bestehend aus einem zweiten Thermistor 112, der auf den Ausgang des UUT reagiert und
dessen Ausgang mit einem zweiten Leistungsmesser 113 verbunden ist, wobei die thermische Verzögerung des Thermistors 112 mindestens so lang ist, wie die Pulsbreite, aber geringer, als das Pulsintervall des pulsmodulierten UUT. Der Ausgang des Lei-

wird
stungsmessers 113/einem X-Y~2eichner 2o zugeführt, dessen

zweiter Eingang reagiert, analog zu der Ausgangsfrequenz des Ablenkoszillator Io. Infolgedessen entspricht die Darstellung des Zeichners 2o einer Darstellung einer mittieren Leistung pro Impulswiederholungsintervall über der'Ana-ahl

(n) von Intervallen (Anzahl der PRI) , die benötigt v/erden, um

abzutasten
den Oszillator Io frequenzmäßig^ wobei eine repräsentative

Darstellung in Fig. 6 gezeigt ist. Derartige Darstellungen
der mittleren Leistung können verwendet werden, um die Spitzenleistungswirkung des UUT zu bestimmen, mittels der Beziehung: Spitzenleistung - mittlere! Leistung

Pulswiederholungsintervall (PKI) (±\

Pulsbreite

Solch ein Verfahren erfordert jedoch eine Augen-Schätzung des mittleren V7ertef3 von einer derartigen Darstellung, und erfordert weiterhin Einrichtungen zur Bestimmung des Pulswiederholungsintervalls, der Impulsbreite, v/o bei der Faktor aus dem Verhältnis dieses '[lnpulsintyrvalls *und Impulsbreite gebildet wird, und

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wobei das Produkt eines derartigen Paktors und der mittlere Leistungswert gebildet wird.

Als erste Annäherung einer einigermaßen stabilen Pulsmodulation kann angenommen werden, daß jedes Impulswiederholungsintervall und jede Pulsbreite ausreichend kon±ant ist, oder invariant ist, so daß ihr Verhältnis in ähnlicher Weise konstant ist, wobei die Spitzenleistung als ein vorgev/ählter Faktor der fflittelleistungsbestimiriung in Fig. 1 bestimmt werden kann. Wenn jedoch eine größere Genauigkeit erfordert wird, muß das genaue Verhältnis von Pulswiedorholungsintervallen zu Impulsbreite ununterbrochen oder automatisch aufgezeichnet werden. Weiterhin ermöglicht eine derartige automatische Aufzeichnung die Vermeidung von menschlichen Fehlern bei der Gewinndatenablcsung, bei der unterschiedliche Ausrüstungen vexwendet v/erden, die unterschiedliche Pulswiederiiolungsintervalle und Pulsbreiten benutzen. Digitaleinrichtungen für die automatische Durchführung einer solchen. Funktion werden in Fig. 2 gezeigt.

In Fig. 2 ist eine Einrichtung für die automatische Bestimmung

der Spitzenleistung eines impulr-modulierten BF-Leistungsele·■· mentes gezeigt, unter Verwendung rlur Mittelleiatungs-Signalisiorungseinrichtung von Fig. 1. Ls wird ein Rechenzähler vorgesehen, dessen erster Kingang ni.lt flor Ausgangsleitung

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der UUT verbunden ist, um das Verhältnis von Impulswiederholungsintervallen zu Impulsbreite ihres Ausgangssignals zu be stimmen. Ein zweiter Eingang des Rechenzählers 25 ist in Wirkverbindung mit dem Ausgang eines zweiten Leistungsmessers 113 mit Hilfe eines Analog-Digital-Umsetzers 26 verbunden.

Bei normalem Betrieb zählt der zeitgesteuerte Rechenzähler 25 die Zeitsteuerintervalle zwischen den führenden Kanten von aufeinanderfolgenden Impulsen, die auf der Leitung 23 auftreten, um das Impulswiederholungsintervall zu bestimmen, und Zählt die Zeitsteuerintervalle zwischen einer führenden Kante und einer darauffolgenden hinteren Kante eines jeden Impulses, um die Impulsbreite zu bestimmen. Wie oft der Impulsbreitenwert von dem Iripulsintervallwert genommen

PRI oder abgezogen werden kann, bestimmt das Verhältnis pip, und

das digitale Produkt dieses Verhältnisses und die digitalisierte mittlere Leistung zeigen die interessierende Spitzenleistung an.

Das Impulswiederholungsintervall, für das dieser Spitzenleistungswert berechnet wird, entspricht einem zugehörigen (gemittelten) Radiofrequenzausgang des Frequenzablenkoszillatprs lo, (Fig. 1). Infolgedessen liefert die Anwendung eines derartigen Wertes, wie der Y-Eingang des Aufzeichners 2o (wobei der X-Eingang zur Leitung 27 der Fig. 1 verbunden ist) eine Darstellung der Spitzenleistung über eier Radiofrequenz für die ÜÜT

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ι ·

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Eine exemplarische Anordnung des Teils.des Rechenzählers 25 der Fig. 2, durch den die Impulsbreite und das Impulswiederholungsintervall der UUT-Impulsraodulation bestimmt werden, ist in größeren Einzelheiten in Fig. 7 gezeigt.

In Fig. 7 ist ein Pulsbreitenzähler 47 dargestellt, der auf einen Zeitsteuereingang reagiert und gesetzt uhd zurückgestellt wird durch die Vorderkante bzw. Hinterkante der Umhüllenden eines Video-gleichgerichteten pulsir.odulierten Einganges zur Schaffung einer Zeitsteuerzählung, die die Impulsbreite der

' Pulsmodulation anzeigt. Es nind ebenfalls ein erster und ein zweiter Impul&wiederholungsintervallzähler 40 und 49 gezeigt, die gegenseitig ineinandergreifen, und die auf den Zeltsteuereingang reagieren und gesetzt vind zurückgestellt werden durch alternierende Vorderkanten der Impulsroodulationsumhüllenden. In der /uiordnung nach Fig. 7 ist ebenfalls ein Videodetektor 5o für die Umhüllende vorgesehen, der auf den impulsmodulierten RF-Ausgang auf Leitung 2 3 der Fig. 2 reagiert, um einen unipolaren (viüeogleichgerichtoten) /lusguny

am Anschluß 5o/i zu liefern. Weiterhin ist eine erste und eine zweite Schaltkreisanordnung 5 2 und 5 3 vorgesehen, die auf die.

Vorderkante bzw. auf die Hinterkante der Videoimpulsfolge reagiert, die am Anschluß 5οΛ auftritt. Jede Schaltungsanordnung 52 hzw, 5 3 en 1.hüIt einen differenzierenden Kondensator 54 oder 55 und vorselektiv gepoltc» Dioden. Die S cha Met ο la-

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anordnung 52 ist so gepolt, daß sie auf die Polarität dex' Spannungsrate der Veränderung reagiert, die auftritt bei den Vorderkanten der videogleichgerichteten Pulsfolge ausgangs des Detektors 5o, und die Schaltkreiseinrichtung 5 3 ist so gepolt, daß sie auf die Polatität der Spannungsveränderungsrate der Hinterkante der videogleichgerichteten Impulsfolge reagiert. Mit anderen Worten, wie illustriert, der Schaltkreis liefert einen positiven Impuls ausgang als Antwort auf das Auftreten der Vorderkanten des positiv-sinnigen gleichgerichteten Videoimpulses, und Schaltkreis 5 3 liefert einen negativen Im-pulsausgang als Antwort auf das Auftreten der Hinterkanten derartig positiv-sinnig videogleichgerichteter Impulse. Bei Verwendung des Vorderkantentriggerauagangs von Schaltkreis 52 als einen Setz-üingang und des Hinterkantentriggerausgangs von Schaltkreis 52 als einen darauffolgenden Zurückstell-Eirigang wird der Zähler 47 während des ((pulsbreiten) Intervalls zwischen derartigen Eingängen eingeschaltet, um ein Taktfolgenintervall zu zählen, das der Impulsbreite der Pulsmodulation entspricht. Ein Pulsinvertierer 56 kann angewendet werden, wie es am Ausgang des Schaltkreises 5 3 erforderlich ist, um den Sinn des angelegten Einganges' dem Sinn der Reaktion des Rückstelleinganges von dem Zähler 47 zu entsprechen.

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Uas Impulswiederholungsintervall das impulsmodulierten Ausganges der UUT in Fig. 1 wird bestimmt aus der Zählung des Taktfolgeintervalls, das zwischen aufeinanderfolgenden Vorderkanten auftritt. Mit anderen Worten, die Vorderkante einer solchen Impulsmodulationsumhüllenden wird sowohl als Einstell- als auch als Rückstelleingang für die PRI-Zahler 48 und 49 verwendet. Ein verzögerter Frequenzteiler 51 liefert einen Ausgang von zwei alternierenden Ausgängen zum Setzen von alternativ einem Zähler 48 oder 49, während der unverzögerte Vorderkantentriggerausgang des Schaltkreises 52 allgemein verwendet wird als ein früher Rückstelleingang für die Zähler 48 und 49. Hit Hilfe der Verzögerung 57, die am Eingang des Frequenzteilers 5o eingeschoben ist, wird der gerade zahlende wähler der alternierenden Zähler 48 und 49 nicht vorzeitig von dem gleichen Vorderkanten trigger zurückgestellt, der verwendet wird, um einen

"Start zählen"-Eingang für einen anderen der Zähler 48 und 49 zu liefern.

Die Zähler 47, 48 und 4y wie auch die Teiler 51, die Verzögerung 57 und der Inverter 56 sind bekannt und daher nur in Blockier·.; gezeigt. Weiterhin ist-, die Guv/innrskala des mittleren Leistung:;-· eingängen zum Element 25 über Leitung 23 in Fig. 1 r.iit HiIi-:

/ PUT ^

eines Faktors —rjr, \t entsprechend dein Verhältnis ues PuItV-

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wiederholung.¹;intervallü zur Impulsbreite, bekannt. Die itera-

' tive Subtraktion eier Impulsbreitenmessung von (tor liu hiluncjsintorvnllmei:.r.nng, um einen .solchen Taktm: ::u o

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ist ebenfalls bekannt, während das Gewinneinstellen oder Multiplizieren eines Wertes ( wie z.B. der Mittelleistungseingang vom Analog-Digital-Umsetzer 26 in Fig. 2, um eine Spitzenleistungsanzeige auf einem Y-fringang des Aufzeichners 2o in Fig. 2 zu erhalten) ist bekannt« Entsprechend sind Einrichtungen zur Durchführung dieser Schritte nicht im einzelnen geschildert.·

Zusätzlich zu der Darstellung oder Aufzeichnung der Spitzenleistung pro abgetastete Frequenz durch den X-Y^Aufzeichner in Fig. 2 ist ebenfalls ein Oszillograph 6o vorgesehen, dessen Y-Eingang auf den videogloichgerichteten augenblicklichen Leistungsausgang der UUT reagiert, während der X-Eingang als eine lineare Funktion der Zeit abgelenkt wird. Mit anderen Vioiten, die mittlere Leistung und die Impulsbreite werden von dem Oszillographen 6o in Fig. 2 dargestellt.

Obwohl Digitaleinrichtungen zur Berechnung der Spit£enle.istung als eine Funktion der mittleren Leistung, der Impulsbreite und des Impulswiederholungs-intervalls in Fig« 2 gezeigt wurden, ist das Konzept; dor Erfindung in soweit nicht begrenzt, und es können auch als Alternative Annlog-Linricht-nngen einstelle der Dicjital-Einr j cb tun gen verwendet werden, wie z.B. in Fig. 3 da), go stellt ist«

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In Fig. 3 1st eine alternative Einrichtung zur Bestimmung der Spitzenleistung eines Impulsmodulierten RF UUT als eine Funktion der zeitgemittelten Leistung, des Iinpulswiederholungsintervalls und der Impulsbreite dargestellt. In'der Anordnung der Fig. 3 ist ein Impulsbreitenmodul 61 vorgesehen, der auf φηiSdeodetektor 5o der Fig. 7 reagiert, um einen Ausgang zu liefern, der die Impulsbreite eines imj>ulsmodulierten RF-Einganges zum Detektor 5o in Fig. 7 von dem UUT der Fig. 1 anzeigt. Ein derartiger Modul 61 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 8 geiEigt. Er weist einen R-C-Ablenkgenerator 63 auf, um einen Bereichssignalausgang zu liefern, dessen Amplitude die zwischen dem Auftreten eines Setz-Trigger-Einganges am Flip-Flop 64 von einem (prösitiv sinnigen) Vorderkanten-Trigger-Eingang vom Schaltkreis 52 (Fig. 7) und dem Auftreten eines Rückstelleinganges zum Flip-Flop 64 vom Impulsinverter56 (Fig. 7) anzeigt. Das Rückstellen von Flip-Flop 64 legt die Basis von Transistor 65 an Masse, wodurch der Kondensator 66 des R-C-Ablenkgenerators 6 3 kurzgeschlossen wird, bis ein nachfolgender Setz-Trigger- angelegt wird. Ein Spitzendstöktor-Abtast- und HalterSchaltkreis kann verwendet werden, um den Anschlußwert der Analog-Ablenkspannung als den Impulsbreitenwert von Interesse zu speichern, wie bekannt ist.

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Der Ausgang vom Meßgerät 113 (Fig. 1) ist eine Analog-"Spannung des Durchschnittsleistungsausgangs der UUT. Eine dritte Analog-Spannung entsprechend dem Impulswiederholungsintervall der UUT-Impulsmodulation wird in Fig. 3 mittels eines Digital-Analog-Umsetzers 62 geliefert, der auf einen Intervallzähler 63 entsprechend der Intervallzählanordnung der Fig, 7 reagiert. Das Analog-Pulswiederholungssignal von Element 62 und das Analog-Pulsbreitensignal von Element 61 werden dann von der Analog™ Rechnereinrichtung 64 verwendet, um das RF-Mittelleistungssignal an Leitung 65 gewinnmäßig um einen Faktor anzupassen, der dem Verhältnis PRI/PW entspricht, und zwar durch Analog-Einrichtungen, zum Stand der Technik gehörend. Es sei dazu beispielsweise auf das US-Patent Nr. 3,293,4 24 verwiesen, einschließlich der dort zitierten Patente, Ein Ausgang vom Element 64, der das Analoge der Spitzenleistung von Interesse als eine Funktion der Zeit darstellt, wird dann dem Y-Eingang eines Aufzeichnungsgerätes 2o zugeführt, dessen X-Eingang auf die UUT-Ablenkfrequenz als eine Funktion der Zeit reagiert, wodurch eine Darstellung der UUT-Spitzenleistung als eine Funktion der Radiofrequenz erhalten wird.

Mit Hilfe der Anordnungen der Fig. 2 und 3 wird daher eine automatische Messung der RF-Spitzenleistung erhalten, wobei

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Fehler aufgrund des begrenzten Könnens der Bedienungsperson vermieden werden und Effekte von Veränderungen der Pulsbreite und des Pulswiederholungsintervalls auch die Spitzenleistungsbestimmungen vermieden werden, wodurch die Genauigkeit erhöht

wird. Weiterhin ergibt sich eine reduzierte Testzeit und eine geringere Belastung für die Einheit unter Test.Jedoch können gewisse Veränderungen in der angezeigten Spitzenleistung als eine Funktion der Frequenz auftreten aufgrund der Antworteigenschaften von gewissen Ausrüstungsgegenständen {Einheiten unter Test), wodurch die wahre Leistungsqualität dieser Ausrüstungen überdeckt wird. Eine Eineichung solcher Effekte kann ineinera Digital-Speicher bei der Digital~V«rarbeitungßanordnung der Fig. 2 eingeschlossen werden, wie genau in Fig. 4 gezeigt ist.

In Fig. 4 ist ein volldigitalisiertes Systüm für die Spitzen- T leistungstestung eines impulsmodulierten RF-Leistungs#-lernents illustriert, bei dein eine Auslegung oder eine Aufzeichnung der Spitzenleistung über der RF-Frequenz, die mit dieser Leistung verbunden ist, geliefert wird.

Es ist zu bemerken, daß bei jeder der dargestellten Ausführungsformen ein Paar von im Handel erhältlichen Richtungskopplern verwendet wird, um die Durchschnittsleistung der Ausgangs-RF-Impuls folge auf einen Pe gel zu reduzieren, der loieht vor.

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dem Bolometer-Detektor ohne dessen Zerstörung gehandhabt werden kann. Solch eine Koppleranordnung umfaßt einen ersten Koppler, der auf die UUT reagiert und einen Verzweigungsausgang besitzt, dessen representativer Frequenzgang dem in Fig. 9 gezeigten entspricht. Ein tandemmäßig verbundener zweiter Richtungskoppler wird dann verwendet, dessen Hauptausgang einen etwas kompensierenden Frequenzgang aufweist, entsprechend dem in Fig. Io dargestellten Frequenzgang, wobei die Tandemkreis·- anordnung zur Verbindung des UUT-Ausganges und des Bolometerdetektors insges-amt einen geradlinigen Frequenzgang zeigt. Mit anderen Worten, eine derartige kompensatorische Richtungskopplung wird erreicht durch Verwendung von zwei aufeinander angepaßten Kopplern, die jeweils einen Hauptausgang und einen Verzweigungsauggang besitzen, und indem aus der Tatsache Vorteil gezogen wird, daß der Frequenzgang des 'Verzweigungsausganges dazu neigt, kompensierend gegenüber dem Frequenzgang des Hauptzweiges zu sein. Weitere Gewinnanpassung (und frequenz abhängige Kompensation) kann durch einstellbare RF-Dämpfe.i:- stücke erreicht werden, die zwischen dem Ausgang des zweiten Kopplers und dem Eingang des Bolometerclötektors angeschlossen sind.

In der Anordnung der Fig. 4 sind zahlreiche Rechner- und Steuereigenschaften in einem Digital-Computer 76 zentralisiert, was eine ökonomischere Ausführung der Ablenksteuerung, der

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Oszillator-Stabilisatorfunktionen und der zweiten Leistungsines se rf unk ti on zusätzlich zu der Spitzenleistungsberechnungsfunktion ermöglicht. Zum Beispiel kann die Berechnung der Durchschnittsleistung vom Computer 76 beendet werden, wobei das Bezugstemperatur- (oder kompensatorischejBolometersignal V und der temperaturabhängige Leistungsmeß-BolOmeteraus-

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gang V ,. vom Leistungsmesser 113 verwendet wird, wodurch eine Reduzierung von Verarbeitungsschaltkreisen im Leistungsmesser 113 ermöglicht wird. Ebenso kann die Oszillator-Stabilisierungsfunktion der Elemente 7o und 71 im Computer 76 durchgeführt werden, wodurch die Notwendigkeit diskreter Systemelemente für diese Funktion vermieden wird. Weiterhin kann der computerstabilisierte Oszillator Io von einem Compüterprogramm von aufeinanderfolgenden diskreten Frequenzen frequenzverschoben werden, die mit Hilfe der Oszillatorstabilisierimgsfunktion angelegt werden. Angelegte Eingarigsleistung an die UUT kann ebenfalls mit Hilfe des Computers 76 programmiert werden. Weiterbin können die programmierten Pegel der angelegten Eingangsleistung an die UUT kompensatorisch von dem Computerspeicher als eina Funktion der programmierten diskreten Frequenz angepaßt werden, wenn der Frequenzgang der Ausgangskoppleranordnung der UUT nicht ausreichend geradlinig ist.

Damit wurde, ein verbessertes RF-Spitzenleistungstestgerät beschrieben, das verbesserte Genauigkeit, verminderte Testzeit

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v/eniger Komponentenbelastung und verminderte Eichung liefert.

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Claims

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Patentansprüche

IJ Verfahren fur die Bestimmung des Spitzenleistungsbetrieb*

pulaaodulirrten Mikrowellensenderöhre als eine einer / Einheit unter Test, gekennzeichnet durch Betreiben der Einheit unter Test mit einem konstanten Leistungspegel, wobei eine Ablenkfrequenzquelle für RF-Energie als ein angelegter Eingang dient; Impulsmodulieren dieses angelegten Einganges und Bestimmen des nitt-

leren Leistungsausganges der Einheit unter Test als eine Funktion der Ablenkfrequenz der RF-Energiequelle.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mischen der Abtastung der Ablenkfrequenz der RF-Energie und eines gepulsten Ausganges der Einheit unter Test und Darstellen des kombinierten Spektrums der RF-Energie und des gepulsten Ausganges.
3. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet durch Multiplizieren des mittleren Leistungsausganges, der einem Wert des Impulswiederholungsintervalls der Impulsmodulation entspricht, um ein Produkt zu erhalten, und Teilen des Produktes durch einen Wert, der der Impulsbreite der Impulsmodulation entspricht, um einen Wert zu erhalten, der den Wert des Spitzenleistungsbetriebes der Einheit unter Test anzeigt.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betreiben gekennzeichnet ist durch Verändern des Antriebspegels des Energiequellentestes invers zu Ve ränderungen von deren zeitgemitt.elten Ausgangsleistungspegel, wodurch ein konstanterer Ausgangsleistungspegel beim Betreiben erhalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei, das Betreiben gekennzeichnet ist d π r c h die Regulation des Antriebspegels der Energiequelle durch eine Antriebssteuerrückführung eines zeitgemittelten Ausganges dieser Quelle.
6. Verfahren nach Anspruch l_f gekennzeichnet durch Bestimmen der Pulsbreite des gepulsten Aueganges der Einheit unter Test und Bestimmung des Spit-\ zenleistungsausganges der Einheit unter Test als das Produkt daν Durchschnittsleistung und des Irapulswiederholungsintervalls, wonach das Produkt durch die Impulsbreite dividiert wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die SpltzenleistungsbeStimmung gekennzeichnet ist durch Aufzeichnen der Spitzenleistungsbestimmung als eine Funktion der Frequenz der Ablenkfrequenzquelle der'Spitzen« leistungsbestirnmung.
8. Gerät zur Ermittlung der Spitzenleistung einer impulsmodullerten Mikrowellenleistungsverstärkerröhre als eine Einheit unter Test zur Ausführung des Verfahrens der Ansprüche lbis7> gekennzeichnet durch Ji inrichtungen zum Betreiben der Einheit unter Test mit einem konstanten Leistungspegel mit einer Ablenlcfrequcnzqucllc von KF-Energie als ein angelegter Eingang; durch Einrichtungen für die Pulsmodulation des angelegten Einganges; und durch Einrichtungen zur BcStimmung des mittleren Leistungsausganges der Einheit unter Tost als eine Funktion der Ablenkfrequcnz der ItF-Energiequelli;.
9. Gerät nach Anspruch 8, g e k e η η ze i ebne t durch Einrichtungen zum Mischen einer Probe dor Ablenkfrequenz-HF-Energic und eines gepulsten Ausganges der Einheit unter Test; und durch Einrichtungen zum Dar-

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stollen des kombinierten Spektrum;; der ItF-Bnergie und des gepu]sten Ausganges.

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ίΟ. Gerät nach. Anspruch 8, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Multiplizieren des mittleren Leistungsausganges mit einem Wert, der der Impulswiederholungsrate der Pulsmodulation entspricht, um ein Produkt zu erhalten, und Einrichtungen zum Dividieren des Produktes durch einen Wert, der der Impulsbreite der Pulsmodulation en" spricht, um einen Wert zu erhalten, der die Spitzenleistung der Einheit unter Test anzeigt.

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