RU2235336C1 - Uhf power measuring device - Google Patents

Uhf power measuring device Download PDF

Info

Publication number
RU2235336C1
RU2235336C1 RU2003119844/28A RU2003119844A RU2235336C1 RU 2235336 C1 RU2235336 C1 RU 2235336C1 RU 2003119844/28 A RU2003119844/28 A RU 2003119844/28A RU 2003119844 A RU2003119844 A RU 2003119844A RU 2235336 C1 RU2235336 C1 RU 2235336C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
outputs
inputs
sent
Prior art date
Application number
RU2003119844/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003119844A (en
Inventor
В.П. Зюзенков (RU)
В.П. Зюзенков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Рязанское конструкторское бюро "Глобус"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Рязанское конструкторское бюро "Глобус"
Priority to RU2003119844/28A priority Critical patent/RU2235336C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2235336C1 publication Critical patent/RU2235336C1/en
Publication of RU2003119844A publication Critical patent/RU2003119844A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio-measuring equipment engineering.
SUBSTANCE: device has thermo-converter, signals from which are sent to inputs of four electronic keys. Onto control inputs of keys impulses from outputs of displacement register are sent. To informational input of displacement register impulses from means for dividing frequency in four are sent, and on step input - signal from impulse generator. From outputs of electronic keys signals are sent onto inputs of two low frequency amplifiers, on outputs of which amplified bipolar signals are formed. Then signals are sent to inputs of two pass-band filters, after that they are converted to direct current in two synchronous detectors and are summed by adder.
EFFECT: higher sensitivity of measuring device, as well as such a ratio of signal/noise, which positively affects measurements precision.
2 dwg

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения мощности сверхвысоких частот (СВЧ).The invention relates to a radio engineering and can be used to measure the power of ultra-high frequencies (microwave).

Известно устройство для измерения малых уровней СВЧ-мощности по авторскому свидетельству SU №678435, G 01 R 21/04, содержащее термопреобразователь, источник опорного постоянного напряжения, подключенный к одному из входов операционного усилителя, индикатор, генератор переменного тока, подключенный между выходом операционного усилителя и входом индикатора, второй выход которого через фильтр переменного тока подключен к термопреобразователю, соединенному с вторым входом операционного усилителя через фильтр нижних частот. Недостатком этого устройства является высокий уровень шумов и, как следствие, малая чувствительность и точность измерения на низких уровнях СВЧ-мощности. Это объясняется тем, что операционный усилитель, используемый для усиления малых уровней постоянного напряжения, имеет на частотах отстроек, близких к нулю, высокий уровень фликкер-шумов, спадающих обратно пропорционально частоте отстройки до частот, лежащих в районе единиц килогерц.A device for measuring small levels of microwave power according to the copyright certificate SU No. 678435, G 01 R 21/04, containing a thermocouple, a source of reference DC voltage connected to one of the inputs of the operational amplifier, an indicator, an alternator connected between the output of the operational amplifier and an indicator input, the second output of which through an AC filter is connected to a thermal converter connected to the second input of the operational amplifier through a low-pass filter. The disadvantage of this device is the high noise level and, as a consequence, the low sensitivity and accuracy of measurements at low microwave power levels. This is because the operational amplifier used to amplify small levels of constant voltage has, at detuning frequencies close to zero, a high level of flicker noise decreasing inversely with the detuning frequency to frequencies lying in the region of units of kilohertz.

Известно также устройство, описанное в книге М.И. Билько и др. Измерение мощности на СВЧ. М.: Сов. Радио, 1976, с.65, содержащее последовательно соединенные термопреобразователь, электронный ключ, усилитель низких частот (УНЧ), фазовый детектор, усилитель постоянного тока (УПТ), выход которого является выходом устройства, и генератор импульсов, два выхода которого подключены к входам управления электронного ключа и фазового детектора. Недостатком устройства является низкая чувствительность и пониженная точность измерения на малых уровнях СВЧ-мощности.The device described in the book of M.I. Bilko et al. Microwave power measurement. M .: Sov. Radio, 1976, p.65, containing a series-connected thermal converter, an electronic switch, a low-frequency amplifier (ULF), a phase detector, a direct current amplifier (DC), the output of which is the output of the device, and a pulse generator, two outputs of which are connected to the control inputs electronic key and phase detector. The disadvantage of this device is the low sensitivity and reduced measurement accuracy at low levels of microwave power.

Наиболее близким аналогом является устройство, описанное в книге М.И. Билько и др. Измерение мощности на СВЧ. М., Сов. Радио, 1976, с.65.The closest analogue is the device described in the book of M.I. Bilko et al. Microwave power measurement. M., Sov. Radio, 1976, p. 65.

Для увеличения чувствительности и точности измерения предложен измеритель мощности СВЧ, содержащий последовательно соединенные термопреобразователь, вход которого является входом устройства, электронный ключ и усилитель низких частот, а также синхронный детектор, усилитель постоянного тока, выход которого является выходом устройства, и генератор импульсов, отличающийся тем, что в него введены второй, третий и четвертый электронные ключи, соединенные параллельно по сигнальному входу с первым электронным ключом, последовательно соединенные второй усилитель низких частот, прямой вход которого соединен с выходом второго электронного ключа, а инверсный вход - с выходом четвертого электронного ключа, первый полосовой фильтр, второй синхронный детектор, сумматор, выход которого соединен с входом усилителя постоянного тока, второй полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу первого усилителя низких частот, а выход - к входу первого синхронного детектора, причем прямой вход первого усилителя низких частот соединен с выходом первого электронного ключа, а инверсный вход - с выходом третьего электронного ключа, а второй вход сумматора соединен с выходом первого синхронного детектора, а также последовательно соединенные первый делитель частоты на два, второй делитель частоты на два, логический элемент И и сдвиговый регистр, четыре выхода которого подключены к управляющим входам четырех электронных ключей, а выход генератора импульсов соединен с тактовым входом сдвигового регистра и входом первого делителя частоты на два, второй вход логического элемента И соединен с выходом первого делителя частоты на два, третий и четвертый полосовые фильтры, входы которых соединены с первым и вторым выходами сдвигового регистра, а выходы - с вторыми входами первого и второго синхронных детекторов соответственно.To increase the sensitivity and accuracy of the measurement, a microwave power meter is proposed, containing a thermocouple connected in series, the input of which is the input of the device, an electronic key and a low-frequency amplifier, as well as a synchronous detector, a DC amplifier, the output of which is the output of the device, and a pulse generator, characterized in that the second, third and fourth electronic keys are inserted into it, connected in parallel along the signal input with the first electronic key, sequentially connected the second low-frequency amplifier, the direct input of which is connected to the output of the second electronic key, and the inverse input is the output of the fourth electronic key, the first bandpass filter, the second synchronous detector, adder, the output of which is connected to the input of the DC amplifier, the second bandpass filter, input which is connected to the output of the first low-frequency amplifier, and the output to the input of the first synchronous detector, with the direct input of the first low-frequency amplifier connected to the output of the first electronic key, and the inverse input od - with the output of the third electronic key, and the second input of the adder connected to the output of the first synchronous detector, as well as the first frequency divider in two, the second frequency divider in two, logic element I and a shift register, four outputs of which are connected to the control inputs of four electronic keys, and the output of the pulse generator is connected to the clock input of the shift register and the input of the first frequency divider by two, the second input of the logic element AND is connected to the output of the first frequency divider two, third and fourth bandpass filters whose inputs are connected to first and second outputs of the shift register, and outputs - to the second inputs of the first and second synchronous detectors, respectively.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.Figure 1 shows a diagram of a device; figure 2 - timing diagrams of the operation of the device.

На фиг.1 изображены:Figure 1 shows:

1 - термопреобразователь,1 - thermal converter,

2, 3, 4, 5 - первый, второй, третий и четвертый электронные ключи соответственно,2, 3, 4, 5 - the first, second, third and fourth electronic keys, respectively,

6, 7 - первый и второй усилители низких частот соответственно,6, 7 - the first and second low-frequency amplifiers, respectively,

8, 9, 10, 11 - первый, второй, третий и четвертый полосовые фильтры соответственно,8, 9, 10, 11 - the first, second, third and fourth band-pass filters, respectively,

12, 13 - первый и второй синхронные детекторы соответственно,12, 13 - the first and second synchronous detectors, respectively,

14 - сумматор,14 - adder

15 - УПТ,15 - UPT,

16 - генератор импульсов,16 - pulse generator,

17, 18 - первый и второй делители частоты на два соответственно,17, 18 - the first and second frequency dividers into two, respectively,

19 - логический элемент И,19 - a logical element And

20 - сдвиговый регистр.20 - shift register.

На фиг.2 изображены:Figure 2 shows:

а, б, в, г - временные диаграммы напряжений с выходов ключей 2, 3, 4 и 5 соответственно,a, b, c, d - time diagrams of voltages from the outputs of the switches 2, 3, 4 and 5, respectively,

д, е - временные диаграммы сигналов с выходов УНЧ6 и УНЧ7 соответственно.d, e - timing diagrams of the signals from the outputs of ULF6 and ULF7, respectively.

Измеритель мощности СВЧ содержит термопреобразователь 1, первый 2, второй 3, третий 4 и четвертый 5 электронные ключи, первый 6 и второй 7 УНЧ, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 полосовые фильтры, первый 12 и второй 13 синхронные детекторы, сумматор 14, УПТ 15, генератор импульсов 16, первый 17 и второй 18 делители частоты импульсов на два, логический элемент И 19, сдвиговый регистр 20.The microwave power meter contains a temperature converter 1, first 2, second 3, third 4 and fourth 5 electronic keys, the first 6 and second 7 ULF, the first 8, second 9, third 10 and fourth 11 band-pass filters, the first 12 and second 13 synchronous detectors, the adder 14, UPT 15, the pulse generator 16, the first 17 and second 18 pulse frequency dividers by two, a logical element And 19, the shift register 20.

Измеритель мощности СВЧ работает следующим образом. Постоянное напряжение малого уровня с выхода термопреобразователя 1 поступает на сигнальные входы электронных ключей 2, 3, 4 и 5, на управляющие входы которых поступают импульсы с выходов сдвигового регистра 20, сдвинутые между собой на четвертую часть периода. На информационный вход сдвигового регистра 20 поступают импульсы вида фиг.2а с делителя частоты на четыре, образованного последовательно соединенными первым 17 и вторым 18 делителями частоты на два и логическим элементом И 19, а на тактовый вход - сигнал с выхода генератора импульсов 16. С выходов первого 2 и третьего 4 электронных ключей сигналы поступают на прямой и инверсный входы первого УНЧ 6, а с выходов электронных ключей 3 и 5 сигналы поступают на прямой и инверсный входы второго УНЧ 7 соответственно, на выходах которых образуются усиленные двуполярные сигналы, показанные на фиг.2д и е. Затем сигналы поступают на входы первого 8 и второго 9 полосовых фильтров, предназначенных для преобразования импульсного сигнала в синусоидальный и очистки от помех.The microwave power meter works as follows. The low-level direct voltage from the output of the thermal converter 1 is supplied to the signal inputs of electronic keys 2, 3, 4, and 5, to the control inputs of which pulses from the outputs of the shift register 20 are shifted to each other by a quarter of the period. The information input of the shift register 20 receives pulses of the form of FIG. 2a from a frequency divider into four, formed by successively connected first 17 and second 18 frequency dividers into two and a logical element And 19, and to the clock input - a signal from the output of the pulse generator 16. From the outputs the first 2 and third 4 electronic keys, the signals are fed to the direct and inverse inputs of the first VLF 6, and from the outputs of the electronic keys 3 and 5, the signals are sent to the direct and inverse inputs of the second VLF 7, respectively, at the outputs of which amplified bipolar signals shown in fig.2d and e. Then the signals are fed to the inputs of the first 8 and second 9 bandpass filters, designed to convert the pulse signal into a sinusoidal and clean from interference.

После этого сигналы синусоидальной формы преобразуются в постоянный ток в первом 12 и втором 13 синхронных детекторах и суммируются на сумматоре 14. УПТ 15 производит окончательное усиление сигнала постоянного тока до уровня, необходимого для работы индикаторного устройства.After that, the sinusoidal waveforms are converted to direct current in the first 12 and second 13 synchronous detectors and summed on the adder 14. UPT 15 produces the final amplification of the DC signal to the level necessary for the operation of the indicator device.

Для получения опорных сигналов, действующих на вторых входах первого 12 и второго 13 синхронных детекторов, используются сигналы с первого и второго выходов сдвигового регистра 20 после преобразования в синусоидальное напряжение третьим 10 и четвертым 11 полосовыми фильтрами.To obtain the reference signals acting on the second inputs of the first 12 and second 13 synchronous detectors, the signals from the first and second outputs of the shift register 20 are used after conversion to a sinusoidal voltage by the third 10 and fourth 11 bandpass filters.

Как видно из фиг.2д, е на выходах УНЧ 6 и УНЧ 7 по сравнению с аналогом образуется сигнал удвоенной амплитуды, в то же время уровень шумов этих усилителей остается на том же уровне. За счет этого получается выигрыш в отношении сигнал/шум и повышение чувствительности измерителя. Кроме того, дополнительный выигрыш в отношении сигнал/шум и, соответственно, в чувствительности получается за счет того, что на выходе сумматора 14 полезный сигнал постоянного тока удваивается, а шумы УНЧ 6 и синхронного детектора 12 с одной стороны и УНЧ 7 и синхронного детектора 13 с другой стороны при суммировании возрастают всего в 1,42 раза. Это объясняется тем, что шумы этих устройств являются некоррелированными случайными процессами.As can be seen from fig.2d, e at the outputs of the ULF 6 and ULF 7 in comparison with the analog signal is generated doubled amplitude, at the same time, the noise level of these amplifiers remains at the same level. Due to this, a gain in signal-to-noise ratio and an increase in the sensitivity of the meter are obtained. In addition, an additional gain in signal-to-noise ratio and, accordingly, in sensitivity is obtained due to the fact that at the output of adder 14 the useful DC signal is doubled, and the noise of the ULF 6 and synchronous detector 12 on the one hand and VLF 7 and synchronous detector 13 on the other hand, when summed, they increase by only 1.42 times. This is because the noise of these devices are uncorrelated random processes.

Таким образом, при одном и том же уровне входного сигнала СВЧ заявленное устройство позволяет, ориентировочно, трехкратно повысить чувствительность устройства и значительно увеличить точность измерения.Thus, with the same level of the microwave input signal, the claimed device allows, approximately, three times to increase the sensitivity of the device and significantly increase the measurement accuracy.

Все элементы устройства могут быть выполнены на стандартной элементной базе и не имеют каких-либо особенностей.All elements of the device can be performed on a standard element base and do not have any features.

Claims (1)

Измеритель мощности СВЧ, содержащий последовательно соединенные термопреобразователь, вход которого является входом устройства, электронный ключ и усилитель низких частот, а также синхронный детектор, усилитель постоянного тока, выход которого является выходом устройства и генератор импульсов, отличающийся тем, что в него введены второй, третий и четвертый электронные ключи, соединенные параллельно по сигнальному входу с первым электронным ключом, последовательно соединенные второй усилитель низких частот, прямой вход которого соединен с выходом второго электронного ключа, а инверсный вход - с выходом четвертого электронного ключа, первый полосовой фильтр, второй синхронный детектор, сумматор, выход которого соединен с входом усилителя постоянного тока, второй полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу первого усилителя низких частот, а выход - к входу первого синхронного детектора, причем прямой вход первого усилителя низких частот соединен с выходом первого электронного ключа, а инверсный вход - с выходом третьего электронного ключа, а второй вход сумматора соединен с выходом первого синхронного детектора, а также последовательно соединенные первый делитель частоты на два, второй делитель частоты на два, логический элемент И и сдвиговый регистр, четыре выхода которого подключены к управляющим входам четырех электронных ключей, а выход генератора импульсов соединен с тактовым входом сдвигового регистра и входом первого делителя частоты на два, второй вход логического элемента И соединен с выходом первого делителя частоты на два, третий и четвертый полосовые фильтры, входы которых соединены с первым и вторым выходами сдвигового регистра, а выходы - с вторыми входами первого и второго синхронных детекторов соответственно.A microwave power meter containing a series-connected thermocouple, the input of which is the input of the device, an electronic key and a low-frequency amplifier, as well as a synchronous detector, a DC amplifier, the output of which is the output of the device and a pulse generator, characterized in that a second, third and a fourth electronic switch connected in parallel at the signal input to the first electronic switch, connected in series to a second low-frequency amplifier, the direct input of which is connected nen with the output of the second electronic key, and the inverse input with the output of the fourth electronic key, the first bandpass filter, the second synchronous detector, the adder, the output of which is connected to the input of the DC amplifier, the second bandpass filter, the input of which is connected to the output of the first low-frequency amplifier, and the output is to the input of the first synchronous detector, the direct input of the first low-frequency amplifier connected to the output of the first electronic key, and the inverse input to the output of the third electronic key, and the second input adder and connected to the output of the first synchronous detector, as well as a first frequency divider into two, a second frequency divider into two, a logical element AND and a shift register, the four outputs of which are connected to the control inputs of four electronic keys, and the output of the pulse generator is connected to the clock input the shift register and the input of the first frequency divider into two, the second input of the logical element And is connected to the output of the first frequency divider into two, third and fourth band-pass filters, the inputs of which are connected they are with the first and second outputs of the shift register, and the outputs are with the second inputs of the first and second synchronous detectors, respectively.
RU2003119844/28A 2003-06-30 2003-06-30 Uhf power measuring device RU2235336C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003119844/28A RU2235336C1 (en) 2003-06-30 2003-06-30 Uhf power measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003119844/28A RU2235336C1 (en) 2003-06-30 2003-06-30 Uhf power measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2235336C1 true RU2235336C1 (en) 2004-08-27
RU2003119844A RU2003119844A (en) 2004-12-20

Family

ID=33414605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003119844/28A RU2235336C1 (en) 2003-06-30 2003-06-30 Uhf power measuring device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2235336C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686452C1 (en) * 2018-05-31 2019-04-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Ultra-high-frequency measurer of electrical quantities

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686452C1 (en) * 2018-05-31 2019-04-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Ultra-high-frequency measurer of electrical quantities

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2235336C1 (en) Uhf power measuring device
CN111896800A (en) Power measurement device and method based on pulse-driven alternating-current quantum voltage source
RU2642475C2 (en) Zero radiometer
RU2298801C1 (en) Device for measuring the power of a microwave frequency
Bekirov et al. Real time processing of the phase shift and the frequency by voltage signal conversion into the sequence of rectangular pulses
RU2225012C2 (en) Phase-meter
JP2587970B2 (en) Impedance measuring device
SU577469A1 (en) Arrangement for measuring frequency of three-phase sinusoidal voltage
RU2782984C1 (en) Hall effect constant magnetic field induction meter (options)
KR0158633B1 (en) Voltage frequency measurement circuit of operation frequency
RU2439595C1 (en) Radiometric reflection coefficient meter
RU2686519C1 (en) Digital ferro-probe magnetometer
RU2431856C1 (en) Radiometre to analyse objects adjoining antenna
RU2247995C2 (en) Harmonic distortion digital meter
SU1490653A1 (en) Device for measuring amplitude-phase distribution in antenna apperture
RU1798726C (en) Device for measuring harmonic coefficient of output signals of quadripoles
SU834594A1 (en) Method of measuring signal phase
SU1691773A1 (en) Device for measurement of differences in phase and in voltages
RU2096828C1 (en) Method for detection of amplitude ratio of harmonic signals
RU2258231C2 (en) Device for measuring frequency of sinusoidal signal
SU661398A1 (en) Phase shift meter
JPH10293143A (en) Fft lock-in amplifier
SU800902A1 (en) Method of determining signal-to-noise ratio
RU2072522C1 (en) Method and device for measuring low signal-to-noise ratios
SU972476A1 (en) Linear four-terminal network frequency characteristic analyzer

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner