RU148936U1

RU148936U1 - DEVICE FOR CONTROL OF CHARACTERISTICS OF ELECTRONIC COMPONENTS OF MICROWAVE IN TESTS FOR EXPOSURE TO IONIZING RADIATION

Info

Publication number: RU148936U1
Application number: RU2014136811/08U
Authority: RU
Inventors: Егор Викторович Калинин
Original assignee: Егор Викторович Калинин
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2014-12-20

Abstract

Устройство для контроля характеристик электронных компонентов СВЧ при испытаниях на воздействие ионизирующего излучения, содержащее блок формирования выходного сигнала, включающий N каналов, состоящих из соединенных между собой генератора управляемого напряжением и синтезатора частот, где N - число частотных диапазонов измерений, связанный с блоком контроля и управления, соединенным с блоком определения уровня мощности сигнала, блок хранения и контроля данных (БХКД), выполненный с возможностью определения превышения порогового значения мощности сигнала, средства оцифровки данных, отличающееся тем, что блок контроля и управления содержит блок управления формированием частоты (БУФЧ), блок управления и приема данных (БУПД), блок обработки данных (БОД), блок приема и передачи данных (БППД), при этом выход БУПД соединен со входом БОД, выход которого подключен ко входу БППД, выход которого соединен со входом БУФЧ, соответствующие выходные шины которого являются соответствующими выходными шинами блока контроля и управления для подключения к исследуемому ЭК, к соответствующим входным шинам блока формирования выходного сигнала, которыми являются входные шины синтезаторов частот N каналов, входная шина введенного в блок формирования выходного сигнала коммутатора, другими входами соединенного с выходами соответствующих генераторов управляемых напряжением и управляющими входами соответствующих синтезаторов частот, входная шина введенного в блок формирования выходного сигнала выходного аттенюатора, другим входом соединенного с выходом коммутатора, а также входная шина введенного в устройство дополнительноA device for monitoring the characteristics of microwave electronic components during ionizing radiation tests, comprising an output signal generating unit, including N channels, consisting of a voltage-controlled oscillator and a frequency synthesizer interconnected, where N is the number of measurement frequency ranges associated with the control and control unit connected to the unit for determining the signal power level, the data storage and control unit (BKKD), configured to determine if the threshold value is exceeded ia signal power, means of digitizing data, characterized in that the control and management unit comprises a frequency formation control unit (FFC), a data control and reception unit (BAPD), a data processing unit (BOD), a data reception and transmission unit (BDTC), wherein the output of the BUPD is connected to the input of the BOD, the output of which is connected to the input of the BOPD, the output of which is connected to the input of the BUFCH, the corresponding output buses of which are the corresponding output buses of the control and control unit for connecting to the studied EC, to the corresponding input buses of the output signal generating unit, which are the input buses of the N frequency synthesizer, input bus of the commutator input to the output signal generating unit, other inputs connected to the outputs of the respective voltage controlled oscillators and control inputs of the respective frequency synthesizers, the input bus of the output signal generating unit output attenuator, another input connected to the output of the switch, and also the input bus is additionally introduced into the device

Description

Полезная модель относится к области радиоизмерений и может быть использована для контроля и измерения характеристик электронных компонентов СВЧ на воздействие радиационных факторов.The utility model relates to the field of radio measurements and can be used to control and measure the characteristics of the electronic components of the microwave on the influence of radiation factors.

Известно устройство (см. 1. патент на изобретение США №7098646, М. кл. G01R 21/01, G01R 31/28, опубл. 11.08.2005 г.), позволяющее проводить измерения параметров исследуемого электронного компонента (ЭК), содержащее генератор мощности, сигнал с выхода которого поступает на две цепи. В первой цепи производится прямое измерение мощности упомянутого генератора, а во второй цепи сигнал проходит через выходной аттенюатор и дуплексер и подается на исследуемый ЭК, после этой измерительной цепи сигнал ослабляется входным аттенюатором и поступает на измеритель мощности. В результате измерение мощности генератора сигнала осуществляется в процессе измерений.A device is known (see 1. US patent No. 7098646, M. class G01R 21/01, G01R 31/28, publ. 08/11/2005), which allows to measure the parameters of the investigated electronic component (EC) containing a generator power, the output signal of which is fed to two circuits. In the first circuit, a direct measurement of the power of the generator is performed, and in the second circuit, the signal passes through the output attenuator and duplexer and is fed to the EC under study, after this measuring circuit the signal is attenuated by the input attenuator and fed to the power meter. As a result, the measurement of the power of the signal generator is carried out during the measurement process.

Однако в данном устройстве не предусмотрено сохранение и последующая обработка данных, не производится фиксация пороговых уровней выходного сигнала с целью определения уровней отказа при воздействии радиационных факторов.However, this device does not provide for the storage and subsequent processing of data, and threshold levels of the output signal are not fixed in order to determine failure levels due to radiation factors.

Кроме того, в устройстве не производится управление исследуемым ЭК при измерениях, что не позволяет исследовать программируемые и управляемые ЭК.In addition, the device does not control the investigated EC during measurements, which does not allow the study of programmable and controlled EC.

Известно устройство (см. 2. патент на изобретение США №200916429, М. кл. G01R 23/02, опубл. 25.06.2009 г.), в котором предусмотрена обработка данных измерений в цифровом виде и вывод их на дисплей. Устройство содержит перестраиваемый в широкой полосе частот генератор для сканирования частот по рабочему диапазону. Измеряемый сигнал ослабляется входным аттенюатором и подается на блок смесителей, куда подается также сигнал с перестраиваемого генератора. Далее сигнал проходит через фильтр промежуточной частоты (ФПЧ) и снова во втором блоке смесителей смешивается с сигналом фиксированного локального генератора для понижения рабочей частоты входного сигнала. После этого сигнал проходит через систему коммутаторов, фильтруется очередным ФПЧ и преобразуется еще раз с понижением частоты с помощью следующего смесителя и преобразователя частоты. Затем сигнал проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ), полосовой фильтр (ПФ), поступает на детектор сигнала и оцифровывается с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), с выхода которого оцифрованные данные обрабатываются и выводятся на дисплей.A device is known (see 2. US patent No. 200916429, M. cl. G01R 23/02, publ. 06/25/2009), which provides for the processing of measurement data in digital form and display them on the display. The device contains a tunable in a wide frequency band generator for scanning frequencies over the operating range. The measured signal is attenuated by the input attenuator and fed to the mixer block, where the signal from the tunable generator is also supplied. Next, the signal passes through an intermediate frequency filter (FPC) and again in the second mixer block it mixes with the signal of a fixed local generator to lower the operating frequency of the input signal. After that, the signal passes through the switch system, is filtered by the next phase-frequency converter and is converted again with decreasing frequency using the next mixer and frequency converter. Then the signal passes through a low-pass filter (LPF), a band-pass filter (PF), enters the signal detector and is digitized using an analog-to-digital converter (ADC), from the output of which the digitized data is processed and displayed.

В данном устройстве не предусмотрено сохранение и обработка полученных данных и не производится контроль и измерение уровня мощности сигнала для определения превышения заданных пороговых значений уровня выходного сигнала для определения уровня отказа при воздействии радиационных факторов.This device does not provide for the storage and processing of the obtained data and does not monitor and measure the signal power level to determine if the specified threshold values of the output signal level are exceeded to determine the level of failure when exposed to radiation factors.

Кроме того, в данном устройстве не осуществляется управление исследуемым ЭК при измерениях, т.е. не могут исследоваться программируемые и управляемые ЭК.In addition, this device does not control the investigated EC during measurements, i.e. programmable and controlled ECs cannot be investigated.

Известен способ и устройство для его реализации (см. 3. патент на изобретение США 200916429, М. кл. G01R 35/00, опубл. 25.06.2009 г.), позволяющие измерять различные параметры исследуемых ЭК, представляющих собой полупроводниковые элементы, такие как амплитуда, фаза, частота, цифровая последовательность, форма и т.д.. В устройстве имеется блок калибровки устройства, блок формирования выходного сигнала, который может включать N генераторов сигнала, выходами соединенных с соответствующими входами соответствующих N синтезаторов частот, управляющие входы которых и управляющие входы N генераторов сигнала связаны с соответствующими выходами ПК. При этом N соответствует числу частотных диапазонов измерений. Устройство также содержит блок контроля и управления, входы которого соединены с выходами соответствующих синтезаторов частот, а выход подключен ко входу блока определения уровня мощности сигнала, выходом соединенного со входом ПК, который обеспечивает определение превышения заданного порогового значения мощности сигнала.A known method and device for its implementation (see 3. US patent for invention 200916429, M. class G01R 35/00, publ. 06/25/2009), allowing to measure various parameters of the investigated EC, which are semiconductor elements, such as amplitude, phase, frequency, digital sequence, shape, etc. The device has a device calibration unit, an output signal generating unit, which can include N signal generators, outputs connected to the corresponding inputs of the corresponding N frequency synthesizers, control inputs of which s N control inputs and signal generators associated with respective outputs of a PC. Moreover, N corresponds to the number of measurement frequency ranges. The device also contains a monitoring and control unit, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding frequency synthesizers, and the output is connected to the input of the signal power level determination unit, the output connected to the PC input, which allows determining the excess of a given threshold signal power value.

В устройстве формируются сигналы, подаваемые на ЭК с определенной периодичностью, параметры которой устанавливаются программно с помощью ПК. ПК может, в том числе, устанавливать уровень мощности сформированного сигнала с определенными характеристиками, которые хранятся в памяти ПК, и контролировать отклонение уровня мощности выходного сигнала от порогового значения.The device generates signals supplied to the EC with a certain frequency, the parameters of which are set programmatically using a PC. A PC can, among other things, set the power level of the generated signal with certain characteristics that are stored in the PC's memory, and control the deviation of the power level of the output signal from the threshold value.

В то же время в устройстве не предусмотрена возможность изменения режимов работы исследуемых ЭК, что не позволяет исследовать программируемые и управляемые ЭК, а также измерять параметры СВЧ ЭК.At the same time, the device does not provide for the possibility of changing the operating modes of the investigated EC, which does not allow to study programmable and controlled EC, as well as to measure the parameters of the microwave EC.

Достигаемым техническим результатом полезной модели является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности исследования программируемых и управляемых ЭК СВЧ.Achievable technical result of the utility model is the expansion of functionality by providing the ability to study programmable and controlled microwave EC.

Достижение указанного результата обеспечивается в предлагаемом устройстве для контроля характеристик электронных компонентов СВЧ при испытаниях на воздействие ионизирующего излучения, содержащем блок формирования выходного сигнала, включающий N каналов, состоящих из соединенных между собой генератора управляемого напряжением и синтезатора частот, где N - количество частотных диапазонов, связанный с блоком контроля и управления, соединенным с блоком определения уровня мощности сигнала, блок хранения и контроля данных (БХКД), выполненный с возможностью определения превышения порогового значения мощности сигнала, средства оцифровки данных, отличающемся тем, что блок контроля и управления содержит блок управления формированием частоты (БУФЧ), блок управления и приема данных (БУПД), блок обработки данных (БОД), блок приема и передачи данных (БППД), при этом выход БУПД соединен со входом БОД, выход которого подключен ко входу БППД, выход которого соединен со входом БУФЧ, соответствующие выходные шины которого являются соответствующими выходными шинами блока контроля и управления для подключения к исследуемому ЭК, к соответствующим входным шинам блока формирования выходного сигнала, которыми являются входные шины синтезаторов частот N каналов, входная шина введенного в блок формирования выходного сигнала коммутатора, другими входами соединенного с выходами соответствующих генераторов управляемых напряжением и управляющими входами соответствующих синтезаторов частот, входная шина введенного в блок формирования выходного сигнала выходного аттенюатора, другим входом соединенного с выходом коммутатора, а также входная шина введенного в устройство дополнительного синтезатора частот (ДСЧ), другим входом связанного с выходом введенного в устройство генератора опорной частоты, подключенного также к входам опорной частоты N синтезаторов частот, выходная шина БУПД, является также выходной шиной блока контроля и управления для подключения к входной шине входного аттенюатора, установленного на входе блока определения уровня мощности сигнала, выполненного в виде детектора мощности сигнала, выходом соединенного со входом введенного операционного усилителя (ОУ), выходом связанного с АЦП, выходная шина которого соединена с входной шиной БУПД, являющейся входной шиной блока контроля и управления, который связан двунаправленной шиной с БХКД, при этом ДСЧ, выходной аттенюатор и ФНЧ выполнены с возможностью подключения к ЭК.The achievement of this result is provided in the proposed device for monitoring the characteristics of the microwave electronic components when tested for exposure to ionizing radiation, comprising an output signal generating unit including N channels, consisting of interconnected voltage-controlled oscillator and frequency synthesizer, where N is the number of frequency bands associated with the control and management unit connected to the unit for determining the signal power level, the data storage and control unit (BKKD) with the possibility of determining the excess of the threshold value of the signal power, the means of digitizing data, characterized in that the control and management unit includes a frequency generation control unit (FFC), a data control and reception unit (PDU), a data processing unit (AML), a reception unit and data transmission (BAC), while the BACA output is connected to the BOD input, the output of which is connected to the BAC input, the output of which is connected to the BFC input, the corresponding output buses of which are the corresponding output buses of the control and control unit phenomena for connecting to the investigated EC, to the corresponding input buses of the output signal generating unit, which are the input buses of the frequency synthesizer of N channels, the input bus of the input to the output signal generating unit of the switch, the other inputs connected to the outputs of the respective generators controlled by voltage and the control inputs of the corresponding frequency synthesizers , the input bus of the output attenuator input to the output signal generating unit, by another input connected to the output of the switch as well as the input bus of the additional frequency synthesizer (DCH) introduced into the device, another input associated with the output of the reference frequency generator inserted into the device, also connected to the reference frequency inputs N of the frequency synthesizers, the output bus of the PDU is also the output bus of the control and control unit for connection to the input bus of the input attenuator installed at the input of the signal power level determination unit, made in the form of a signal power detector, the output connected to the input of the input operation an amplifier (OA), the output is connected to the ADC, the output bus of which is connected to the input bus of the BACD, which is the input bus of the control and control unit, which is connected by a bi-directional bus with the BKKD, while the frequency converter, output attenuator and low-pass filter are made with the possibility of connecting to the EC.

Выполнение блока контроля и управления предложенным образом и его непосредственная связь с блоком хранения и контроля данных и с блоком определения уровня мощности сигнала обеспечивает параллельную работу передающей и приемной частей устройства, а также управление ЭК в процессе испытаний, передачу данных в блок хранения и контроля данных и фиксирование момента отказа исследуемого ЭК.The implementation of the control and management unit of the proposed method and its direct connection with the data storage and control unit and with the signal power level determination unit provides parallel operation of the transmitting and receiving parts of the device, as well as EC control during testing, data transfer to the data storage and control unit, and fixing the failure time of the investigated EC.

Введение в блок управления выходным сигналом сигнала выходного аттенюатора и коммутатора позволяет регулировать уровень сформированного сигнала в выбранном диапазоне рабочих частот, который подается на ЭК.Introduction to the control unit of the output signal of the output attenuator and the switch allows you to adjust the level of the generated signal in the selected operating frequency range, which is fed to the EC.

Введение ГОЧ необходимо для выработки тактового сигнала для обеспечения работы СЧ 1-N и блока контроля и управления.The introduction of the GFC is necessary to generate a clock signal to ensure the operation of the midrange 1-N and the control unit.

Установка на входе приемной части, перед детектором мощности сигнала входного аттенюатора обеспечивает преобразование уровня входного сигнала в уровень, необходимый для работы детектора, а установка ОУ на выходе блока определения уровня мощности сигнала и последующая оцифровка данных с помощью АЦП позволяет, проводить измерения с требуемой точностью.Installing the input attenuator signal at the input of the receiving part, in front of the power detector of the signal, converts the input signal level to the level necessary for the detector to work, and installing the op-amp at the output of the signal power level determination unit and subsequent digitization of the data using the ADC allows measurements to be made with the required accuracy.

Связь БУФЧ блока контроля и управления с введенным ДСЧ и его подключение к ЭК позволяет формировать сигнал для управления ГУН в том случае, когда он является ЭК, характеристики которого подлежат контролю.The connection of the BUFCH of the control and management unit with the introduced DCH and its connection to the EC allows you to generate a signal for controlling the VCO in the case when it is an EC whose characteristics are subject to control.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена его функциональная схема, на фиг. 2 показано подключение предлагаемого устройства к ЭК. На фиг. 3 приведена блок-схема алгоритма работы блока хранения и контроля данных, а на фиг. 4 - блок-схема алгоритма работы блока контроля и управления, где показаны:The proposed device is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows its functional diagram, in FIG. 2 shows the connection of the proposed device to the EC. In FIG. 3 is a flow chart of the operation of the data storage and control unit, and FIG. 4 is a flow chart of the operation of the monitoring and control unit, where:

1. Начало, 2. Если получены данные с блока хранения и контроля данных, (F_start - Начальная частота, F_stop - Конечная частота, Step - Шаг перестройки, Time - Время удержания частоты, Power - Мощность сигнала) продолжаем работу. Если нет, ожидаем прихода данных. 3. Производится калибровка передатчика и приемника. 4. Формируем сетку рабочих частот (в соответствии с полученными данными от БХКД). 5. Формирование коэффициентов делителей мощности (для установки необходимого значения Power) и значений коммутатора. 6. Если Fраб=<Fstop, тогда Fраб устанавливается начиная от Fstart до Fstop, увеличиваясь с шагом Step при каждом новом цикле. 7. Если получена команда STOP, завершить выполнение программы.8. Установка текущей рабочей частоты, на основании сетки частот. Вычисление необходимых значений программируемых коэффициентов деления для передачи в синтезатор частоты. Установка нужного коэффициента коммутатора и делителя мощности. Удержание частоты на время Time. Установка режима работы ЭК. 9. Измерение характеристик с помощью детектора мощности и АЦП. 10. Обработка данных полученных от АЦП, отслеживание уровня отказа, конвертация типа данных, перевод в 8 ми разрядное значение, для передачи данных в блок 4 хранения и контроля данных. Передача данных в блок 4 хранения и контроля данных. 12. Конец1. Start, 2. If data is received from the data storage and control unit, (F_start - Start frequency, F_stop - End frequency, Step - Tuning step, Time - Frequency hold time, Power - Signal strength) we continue to work. If not, expect data to arrive. 3. The transmitter and receiver are calibrated. 4. We form a grid of operating frequencies (in accordance with the received data from BHKD). 5. Formation of coefficients of power dividers (to set the required Power value) and switch values. 6. If Frab = <Fstop, then Frab is set starting from Fstart to Fstop, increasing with Step in each new cycle. 7. If a STOP command is received, exit the program. 8. Setting the current operating frequency based on the frequency grid. Calculation of the required values of programmable division factors for transmission to a frequency synthesizer. Setting the desired switch factor and power divider. Hold Frequency for Time. Setting the EC operation mode. 9. Measurement of characteristics using a power detector and ADC. 10. Processing data received from the ADC, monitoring the level of failure, converting the data type, converting it to an 8-bit value, for transferring data to data storage and control unit 4. Data transfer to block 4 of data storage and control. 12. The End

Согласно фиг. 1 предлагаемое устройство содержит блок 1 управления выходным сигналом, содержащий выходной аттенюатор 1.1, коммутатор 1.2, N каналов, включающих N генераторов 1.3₁-1.3_N управляемых напряжением (ГУН) и N синтезаторов 1.4₁-1.4_N частот (СЧ), генератор 2 опорной частоты (ГОЧ), дополнительный синтезатор 3 частот (ДСЧ), блок 4 хранения и контроля данных (БХКД), блок 5 контроля и управления, включающий блок 5.1 управления формированием частоты (БУФЧ), блок 5.2 приема и передачи данных (БППД), блок 5.3 управления и приема данных (БУПД), блок 5.4 обработки данных (БОД), ФНЧ 6, входной аттенюатор 7, блок 8 определения уровня мощности сигнала (детектор), переключатель 9, операционный усилитель (ОУ) 10, АЦП 11. На фиг. 1 также обозначены исследуемый электронный компонент (ЭК), при этом предлагаемое устройство выполнено с возможностью подключения к ЭК.According to FIG. 1, the proposed device comprises an output signal control unit 1, comprising an output attenuator 1.1, a switch 1.2, N channels, including N generators 1.3 ₁ -1.3 _N voltage-controlled (VCO) and N synthesizers 1.4 ₁ -1.4 _N frequencies (MF), a reference oscillator 2 frequencies (GOCH), an additional 3-frequency synthesizer (DCH), a data storage and control unit 4 (BHKD), a control and control unit 5, including a frequency generation control unit (BUFCH) 5.1, a data reception and transmission unit 5.2 (BFT), a unit 5.3 control and reception of data (BUPD), block 5.4 data processing (BOD), low-pass filter 6, input attenuator 7, signal power level determination unit 8 (detector), switch 9, operational amplifier (op-amp) 10, ADC 11. In FIG. 1 also indicates the investigated electronic component (EC), while the proposed device is configured to connect to the EC.

Согласно фиг. 1 выходной аттенюатор 1.1 выходом подключен ко входу 2 ЭК, а его вход соединен с выходом коммутатора 1.2, соответствующие входы которого соединены с выходами соответствующих ГУН 1.3 и соответствующими входами синтезаторов 1.4 частоты N каналов, выходы которых соединены с входами соответствующих ГУН 1.3, входы тактовой частоты соединены с выходом ГОЧ 2, куда также подключен вход тактовой частоты ДСЧ 3, входной шиной соединенный с выходной шиной БУФЧ 5.1, другими выходными шинами связанного с входными шинами СЧ 1.4₁-1.4_N, выходного аттенюатора 1.1, коммутатора 1.2 и ЭК 12. Выход БУПД 5.3 подключен ко входу БОД 5.4, выход которого соединен со входом БППД 5.2, выход которого соединен со входом БУФЧ 5.1, входная шина БППД 5.2 соединена с выходной шиной БХКД 4, выходная шина БУПД 5.3 соединена с входной шиной входного аттенюатора 7, вход которого соединен с выходом ФНЧ 6, а выход подключен ко входу блока 8 определения уровня мощности сигнала (детектора), выход которого соединен со входом переключателя 9, выход которого подключен ко входу ОУ 10, выход которого соединен со входом АЦП 11 и с выходом переключателя 9, другой вход которого соединен с соответствующим выходом БУПД 5.3, входной шиной связанного с выходной шиной АЦП 11. Соответствующие входы ДСЧ 3 и входного ФНЧ 6 через СВЧ-разъемы подключены к выходу ЭК, ко входу 2 которого подключен выход ДСЧ 3.According to FIG. 1 output attenuator 1.1 has an output connected to input 2 of the EC, and its input is connected to the output of switch 1.2, the corresponding inputs of which are connected to the outputs of the corresponding VCO 1.3 and the corresponding inputs of synthesizers 1.4 of the frequency N channels, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding VCO 1.3, the clock frequency inputs Gotch connected to the output 2, which is also connected to the clock input of the DFS 3, an input bus coupled to the output bus BUFCH 5.1, other output lines connected to the input midrange tires ₁ 1.4 -1.4 _N, the output of the attenuator 1.1, commutative torus 1.2 and EC 12. The output of the BOAP 5.3 is connected to the input of the BOD 5.4, the output of which is connected to the input of the BFAP 5.2, the output of which is connected to the input of the BFCH 5.1, the input bus of the BFAP 5.2 is connected to the output bus of the BKHD 4, the output bus of the BOAP 5.3 is connected to the input bus input attenuator 7, the input of which is connected to the output of the low-pass filter 6, and the output is connected to the input of the power level determination unit 8 of the signal (detector), the output of which is connected to the input of the switch 9, the output of which is connected to the input of the op-amp 10, the output of which is connected to the input of the ADC 11 and with the output of switch 9, friend the input of which is connected to the corresponding output of the BOAP 5.3, the input bus connected to the output bus of the ADC 11. The corresponding inputs of the frequency converter 3 and the input low-pass filter 6 are connected through the microwave connectors to the output of the EC, to the input 2 of which the output of the frequency converter 3 is connected.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства с использованием фиг. 1, 2, 3, 4.Consider the operation of the proposed device using FIG. 1, 2, 3, 4.

Основными функциями предлагаемого устройства являются формирование управляющих сигналов и испытательных СВЧ сигналов и проведение параметрического контроля функционирования исследуемого ЭК. Начальные данные о режиме работы устройства хранятся в ячейке памяти БХКД 4 и передаются в БППД 5.2. Обработанные результаты измерений передаются обратно в БХКД 4 и сохраняются в массиве памяти. В БХКД 4 производится сравнение полученных данных с пороговым значением мощности сигнала, которое хранится в ячейке начальных данных. При превышении значения порогового уровня происходит фиксация момента превышения уровня мощности, и производится запись контрольной информации в память БХКД.The main functions of the proposed device are the formation of control signals and test microwave signals and parametric monitoring of the functioning of the investigated EC. The initial data on the operating mode of the device is stored in the memory cell BKKD 4 and transmitted to the BCD 5.2. The processed measurement results are transferred back to BKKD 4 and stored in the memory array. In BCDF 4, the obtained data are compared with the threshold signal power value, which is stored in the initial data cell. If the threshold level is exceeded, the moment of exceeding the power level is fixed, and the control information is recorded in the BKKD memory.

Поскольку предлагаемое устройство применяется при испытаниях характеристик СВЧ ЭК при воздействии ионизирующего излучения (ИИ), ЭК подключают к предлагаемому устройству с помощью коаксиальных соединительных линий.Since the proposed device is used when testing the characteristics of the microwave EC when exposed to ionizing radiation (II), the EC is connected to the proposed device using coaxial connecting lines.

Функции блока 5 контроля и управления выполняет микроконтроллер (МК). Он управляет блоками устройства, измеряет необходимые параметры, контролирует и передает информацию в блок 4 хранения и контроля данных, функции которого выполняет процессор с буфером памяти.The functions of the control and control unit 5 are performed by a microcontroller (MK). It controls the units of the device, measures the necessary parameters, controls and transmits information to the data storage and control unit 4, the functions of which are performed by a processor with a memory buffer.

Предлагаемое устройство делится на две основные части; приемную и передающую, которые взаимосвязаны между собой с целью упрощения конструкции, ее настройки и управления, и в итоге - удешевления стоимости. В работе передающей части участвуют: БУФЧ 5.1, СЧ 1.4₁-1.4_N, ГУН 1.3₁-1.3_N, коммутатор 1.2, выходной аттенюатор 1.1, подключаемые к ЭК через коаксиальную линию.The proposed device is divided into two main parts; receiving and transmitting, which are interconnected to simplify the design, its configuration and management, and as a result - reduce the cost. Participating in the work of the transmitting part are: BUFCH 5.1, MF 1.4 ₁ -1.4 _N , VCO 1.3 ₁ -1.3.3 _N , switch 1.2, output attenuator 1.1, connected to the EC through a coaxial line.

Назначение передающей части заключается в формировании стабильного ВЧ сигнала в заданном диапазоне частот, перестройки его по частоте с необходимой дискретностью и скоростью, а также установление необходимой мощности выходного сигнала. Данная задача решается с помощью программируемых СЧ 1.4₁-1.4_N с ФАПЧ, с помощью которых осуществляется быстрая электронная перестройка рабочей частоты, сохраняя при этом ее высокую стабильность, которая определяется стабильностью генератора 2 опорной частоты (ГОЧ).The purpose of the transmitting part is to form a stable RF signal in a given frequency range, adjust it in frequency with the necessary discreteness and speed, as well as establish the necessary output signal power. This problem is solved with the help of programmable midrange 1.4 ₁ -1.4 _N with PLL, with the help of which a fast electronic tuning of the operating frequency is carried out, while maintaining its high stability, which is determined by the stability of the reference frequency generator 2 (GFC).

Передающие радиочастотные модули, состоят из СЧ 1.4₁-1.4_N с ФАПЧ, которые управляется БУФЧ 5.1, и блока генераторов 1.3₁-1.3_N (ГУН), управляемых напряжением, количество модулей определяется перекрытием частотного диапазона, что, в свою очередь, зависит от диапазона рабочих частот ГУН. Управление СЧ 1.4₁-1.4_N осуществляется по шине последовательной передачи данных. Выбор рабочего модуля осуществляется по шине данных с БУФЧ 5.1, при подаче сигнала от которого начинает работать соответствующий радиочастотный модуль.Radio frequency transmitting modules consist of a midrange 1.4 ₁ -1.4 _N with a PLL controlled by a BUFF 5.1 and a generator block 1.3 ₁ -1.3 _N (VCO) controlled by voltage, the number of modules is determined by the overlap of the frequency range, which, in turn, depends on VCO operating frequency range. Midrange 1.4 ₁ -1.4 _{N is} controlled via the serial data bus. The choice of the working module is carried out on the data bus with BUFCH 5.1, when the signal from which the corresponding RF module starts to work.

Затем сигнал с радиочастотного модуля поступает на СВЧ коммутатор 1.2, который переключает выходы в зависимости от текущей рабочей частоты, коммутатор 1.2 управляется с помощью БУФЧ 5.1. Далее сигнал подается на выходной СВЧ аттенюатор 1.1, также управляемый БУФЧ 5.1, с его помощью формируется уровень мощности выходного ВЧ сигнала. После этого сформированный сигнал поступает на электронный компонент (ЭК) СВЧ. Таким образом, формируется сигнал для испытаний усилителей, аттенюаторов, фильтров, смесителей и других ЭК СВЧ. При испытаниях ГУН в качестве ЭК на его входе необходимо формировать низкочастотный управляющий сигнал, под воздействием которого будет изменяться выходной СВЧ сигнал ГУН.Then the signal from the radio-frequency module is fed to the microwave switch 1.2, which switches the outputs depending on the current operating frequency, switch 1.2 is controlled using BUFF 5.1. Next, the signal is fed to the output microwave attenuator 1.1, also controlled by the BUFCH 5.1, with its help the power level of the output RF signal is formed. After that, the generated signal is fed to the electronic component (EC) of the microwave. Thus, a signal is formed for testing amplifiers, attenuators, filters, mixers and other microwave electronic components. When testing a VCO as an EC at its input, it is necessary to form a low-frequency control signal, under the influence of which the output microwave signal of the VCO will change.

В режиме измерения характеристик ГУН в качестве ЭК используется отдельный дополнительный СЧ 3 устройства в обход радиочастотных модулей. БУФЧ 5.1 управляет СЧ 3, который формирует сигнал для управления ЭК. Таким образом, проводится измерение характеристик ГУН в качестве ЭК в его рабочем диапазоне частот.In the mode of measuring the characteristics of a VCO, a separate additional MF 3 device is used as an EC, bypassing the RF modules. BUFCH 5.1 controls the midrange 3, which generates a signal to control EC. Thus, VCO characteristics are measured as EC in its operating frequency range.

В работе приемной части участвуют: ФНЧ 6, входной делитель мощности (аттенюатор) 7, детектор 8 мощности, переключатель 9, ОУ 10, АЦП 11, БУПД 5.3.The receiving part includes: a low-pass filter 6, an input power divider (attenuator) 7, a power detector 8, a switch 9, OU 10, ADC 11, BUPD 5.3.

Назначение приемной части заключается в детектировании выходного сигнала с ЭК, измерении уровня его мощности, преобразование в цифровой вид для передачи и обработки в БХКД 4. Выходной сигнал с ЭК поступает через ФНЧ 6 на входной аттенюатор 7 приемной части, коэффициент ослабления которого задается БУПД 5.3, значение коэффициента устанавливается в зависимости от исследуемого ЭК 12 и режима его работы, коэффициент высчитывается и передается от БУФЧ 5.1. Уровень мощности выходного сигнала измеряется детектором 8 мощности. На выходе детектора 8 мощности получаем напряжение, пропорциональное мощности входного сигнала. Сигнал с выхода детектора 8 попадает на переключатель 9, через который он напрямую подается на АЦП 11, или усиливается с помощью малошумящего операционного усилителя (ОУ) 10 для получения необходимой точности измерений и поступает на АЦП 11, который преобразовывает напряжение и передает его оцифрованное значение в БУПД 5.3 для последующей обработки в БОД 5.4, который формирует пакет данных для передачи в БХКД 4. С БОД 5.4 сформированные данные поступают в БППД 5.2, который передает их блок 4 хранения и контроля данных. Как для работы блока 5 контроля и управления, так и для работы дополнительного СЧ 3 необходим генератор 2 опорный частоты (ГОЧ), стабилизированный по частоте с параметром нестабильности не менее 1 ppm.The purpose of the receiving part is to detect the output signal from the EC, measuring its power level, converting it to digital form for transmission and processing in the BCD 4. The output signal from the EC is fed through the low-pass filter 6 to the input attenuator 7 of the receiving part, the attenuation coefficient of which is set by the BCD 5.3, the coefficient value is set depending on the investigated EC 12 and its operating mode, the coefficient is calculated and transmitted from the BUFCH 5.1. The power level of the output signal is measured by the power detector 8. At the output of the power detector 8, we obtain a voltage proportional to the power of the input signal. The signal from the output of the detector 8 falls on the switch 9, through which it is directly fed to the ADC 11, or amplified using a low-noise operational amplifier (OA) 10 to obtain the necessary measurement accuracy and is fed to the ADC 11, which converts the voltage and transfers its digitized value to BUPD 5.3 for subsequent processing in BOD 5.4, which generates a data packet for transmission to BCD 4. With BOD 5.4, the generated data is transmitted to BCD 5.2, which transmits them to the data storage and control unit 4. Both for the operation of the monitoring and control unit 5, and for the operation of the additional midrange 3, a reference frequency generator (GFC) is required, which is frequency stabilized with an instability parameter of at least 1 ppm.

Таким образом, предлагаемое устройство получается компактным и дешевым и может испытывать большой класс СВЧ изделий (усилители, переключатели, смесители, аттенюаторы, ГУН в том числе и пассивные устройства: фильтры, делители и т.д.).Thus, the proposed device is compact and cheap and can experience a large class of microwave products (amplifiers, switches, mixers, attenuators, VCOs including passive devices: filters, dividers, etc.).

Рассмотрим пример выполнения блоков предлагаемого устройства. Устройство может быть построено на следующих интегральных компонентах. Выбор компонентов осуществлялся по официальным каталогам, предоставленным производителями электронных компонент на своих Интернет ресурсах. Блок 5 контроля и управления - микроконтроллер ATmega16L, ATmega48L (производитель Atmel), ГОЧ 2 - SG-8002 (производитель Epson Company), Синтезаторы частот 1.4 и 3 - LMX2353 (производитель National Semiconductor), ГУН 1.3 - ROS-1200+, ROS-2000+, ROS-3000-819+ (производитель Mini-circuits) выбор ГУН обусловлен диапазоном рабочих частот, коммутатор 1.2 - GSWA-4-30DR+ (производитель Mini-circuits), аттенюаторы входной 7 и выходной 1.1 могут быть построены на одном и нескольких последовательно включенных DAT-15R5-SN+ (производитель Mini-circuits), ФНЧ 6 - LFCN-3400+ (производитель Mini-circuits), детектор 8 мощности сигнала - AD8363ARU (производитель Analog Devices), прецизионный ОУ 10 - AD820 (производитель Analog Devices), переключатель 9 - MSW-2-20+ (производитель Mini-circuits), АЦП 11 - AD7892 (производитель Analog Devices). Функции блока 5 контроля и управления выполняет упомянутый выше микроконтроллер (МК). Его задача - управление устройством, измерение параметров, контроль и передача информации в блок 4 хранения и контроля данных, который может быть выполнен на микропроцессоре 4STM32F407VGT6.Consider an example of blocks of the proposed device. The device can be built on the following integrated components. The selection of components was carried out according to official catalogs provided by manufacturers of electronic components on their Internet resources. Control and control unit 5 - microcontroller ATmega16L, ATmega48L (manufacturer Atmel), GOCH 2 - SG-8002 (manufacturer Epson Company), Frequency synthesizers 1.4 and 3 - LMX2353 (manufacturer National Semiconductor), VCO 1.3 - ROS-1200 +, ROS- 2000+, ROS-3000-819 + (manufacturer of Mini-circuits) the choice of VCO is determined by the operating frequency range, switch 1.2 - GSWA-4-30DR + (manufacturer of Mini-circuits), attenuators of input 7 and output 1.1 can be built on one or several series-connected DAT-15R5-SN + (manufacturer of Mini-circuits), low-pass filter 6 - LFCN-3400 + (manufacturer of Mini-circuits), detector 8 signal power - AD8363ARU (manufacturer Analog Device s), precision op-amp 10 - AD820 (manufacturer of Analog Devices), switch 9 - MSW-2-20 + (manufacturer of Mini-circuits), ADC 11 - AD7892 (manufacturer of Analog Devices). The functions of the control and control unit 5 are performed by the aforementioned microcontroller (MK). Its task is to control the device, measure parameters, control and transmit information to the data storage and control unit 4, which can be performed on the 4STM32F407VGT6 microprocessor.

Claims

A device for monitoring the characteristics of microwave electronic components during ionizing radiation tests, comprising an output signal generating unit, including N channels, consisting of a voltage-controlled oscillator and a frequency synthesizer interconnected, where N is the number of measurement frequency ranges associated with the control and control unit connected to the unit for determining the signal power level, the data storage and control unit (BKKD), configured to determine if the threshold value is exceeded ia signal power, means of digitizing data, characterized in that the control and management unit comprises a frequency formation control unit (FFC), a data control and reception unit (BAPD), a data processing unit (BOD), a data reception and transmission unit (BDTC), wherein the output of the BUPD is connected to the input of the BOD, the output of which is connected to the input of the BOPD, the output of which is connected to the input of the BUFCH, the corresponding output buses of which are the corresponding output buses of the control and control unit for connecting to the studied EC, to the corresponding input buses of the output signal generating unit, which are the input buses of the N frequency synthesizer, input bus of the switch introduced into the output signal generating unit, other inputs connected to the outputs of the respective voltage controlled oscillators and control inputs of the corresponding frequency synthesizers, the input bus of the output signal generating unit output attenuator, another input connected to the output of the switch, and also the input bus is additionally introduced into the device of the frequency synthesizer (DCH), another input connected to the output of the reference frequency generator inserted into the device, also connected to the inputs of the reference frequency N of the frequency synthesizers, the output bus of the PDU is also the output bus of the control and control unit for connecting the input attenuator installed on the input bus the input of the unit for determining the signal power level, made in the form of a signal power detector, the output connected to the input of the input operational amplifier (OA), the output associated with the ADC, the output bus otorrhea is connected to an input bus BUPD being input bus control unit, which is connected with the bidirectional bus BHKD, the DFS, the output attenuator and LPF are arranged to connect to the EC.