RU2276377C1 - Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer - Google Patents

Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer Download PDF

Info

Publication number
RU2276377C1
RU2276377C1 RU2005107111/28A RU2005107111A RU2276377C1 RU 2276377 C1 RU2276377 C1 RU 2276377C1 RU 2005107111/28 A RU2005107111/28 A RU 2005107111/28A RU 2005107111 A RU2005107111 A RU 2005107111A RU 2276377 C1 RU2276377 C1 RU 2276377C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
frequency
phase
mixer
Prior art date
Application number
RU2005107111/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Станиславович Коротков (RU)
Константин Станиславович Коротков
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (КубГУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (КубГУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (КубГУ)
Priority to RU2005107111/28A priority Critical patent/RU2276377C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2276377C1 publication Critical patent/RU2276377C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Superheterodyne Receivers (AREA)

Abstract

FIELD: radio measurements, possible use for controlling different UHF devices.
SUBSTANCE: differently from known device, for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics, band adjustable filter is additionally included in device, signal output of which is connected to one of inputs of bearing mixer, signal input of band adjustable filter is connected to moving contact of third switch, controlling in of band adjustable filter is connected to controlling block.
EFFECT: increased precision of measuring of phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformation.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при контроле различных устройств СВЧ.The invention relates to the field of radio measurements and can be used to control various microwave devices.

Известны устройства для наблюдения и измерения комплексных коэффициентов передачи, такие как радиоизмерительные приборы Р4-36, Р4-37/1, Р4-38 (см. Измерения в электронике. Справочник. Под ред. В.А.Кузнецова. М.: Энергоатомиздат. 1987. С.226-230), содержащие генераторы качающейся частоты, делитель сигнала от генератора качающейся частоты на два канала - измерительный и опорный, измерительный и опорный смесители, гетеродинный преобразователь частоты, связанный системой фазовой автоподстройки частоты с генератором качающейся частоты и фазочувствительный индикатор отношений уровней сигналов в измерительном и опорном каналах.Known devices for monitoring and measuring complex transmission coefficients, such as P4-36, P4-37 / 1, P4-38 radio meters (see Measurements in Electronics. Reference. Edited by V.A. Kuznetsov. M.: Energoatomizdat. 1987. S.226-230), containing oscillators of the oscillating frequency, a divider of the signal from the oscillator of the oscillating frequency into two channels - measuring and reference, measuring and reference mixers, heterodyne frequency converter connected by a phase-locked loop with frequency oscillator and phase-sensitive th indicator of signal level relations in the measuring and reference channels.

Испытуемый четырехполюсник включается в измерительный канал. Наблюдение и измерение его характеристик производится относительно опорного канала на частотах первого с генератора качающейся частоты (ГКЧ-1). Второй генератор качающейся частоты (ГКЧ-2) смещен по частоте системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) относительно ГКЧ-1 на величину постоянной промежуточной частоты (ПЧ), которая и служит рабочей частотой устройства (прибора) после измерительного и опорного смесителей.The test quadrupole is included in the measuring channel. Observation and measurement of its characteristics is performed relative to the reference channel at the frequencies of the first oscillating frequency generator (GKCh-1). The second oscillating frequency generator (GKCH-2) is frequency-shifted by a phase-locked loop (PLL) relative to GKCh-1 by the constant intermediate frequency (IF), which serves as the operating frequency of the device (device) after the measuring and reference mixers.

На этом основании можно утверждать, что данный тип приборов по сути дела решает две задачи:On this basis, it can be argued that this type of devices essentially solves two problems:

1. Наблюдение амплитудно-частотных (АЧХ) и фазочастотных характеристик (ФЧХ) испытуемого четырехполюсника.1. Observation of the amplitude-frequency (AFC) and phase-frequency characteristics (PFC) of the tested quadrupole.

2. Измерение в любой частотной точке АЧХ и ФЧХ модуля и фазы комплексного коэффициента передачи испытуемого четырехполюсника.2. Measurement at any frequency point of the frequency response and phase response of the module and phase of the complex transfer coefficient of the test quadrupole.

Недостатком этих измерителей является то, что они принципиально не могут измерять комплексные коэффициенты передачи четырехполюсников, содержащих в своем составе преобразователи частоты (смесители), т.к. сигналы на входе и выходе этих четырехполюсников имеют разные частоты и по этой причине не могут быть включены в измерительный канал такого прибора.The disadvantage of these meters is that they basically can not measure the complex transmission coefficients of the four-terminal devices containing frequency converters (mixers), because the signals at the input and output of these four-terminal devices have different frequencies and for this reason cannot be included in the measuring channel of such a device.

Здесь и в дальнейшем под четырехполюсником с преобразователем частоты понимается смеситель, в котором осуществляется гетеродинное преобразование частоты, который имеет вход сигнала, вход гетеродина и выход промежуточной частоты (ПЧ), для которого гетеродин является внешним устройством, не принадлежащим смесителю.Hereinafter, a four-terminal with a frequency converter is understood to mean a mixer in which a local oscillator frequency conversion is carried out, which has a signal input, a local oscillator input and an intermediate frequency (IF) output, for which the local oscillator is an external device that does not belong to the mixer.

Известны измерительные приборы по патентам США на метод (Patent number 6.041.077 Mar 21.2000 Int Cl7 H 04 B 3/36 US cl 375/224) и устройство (Patent number 6.041.694 May 16.2000 Int C17 H 04 B 3/46 US cl 375/224) для измерения комплексных коэффициентов передачи устройств, содержащих преобразователь частоты - смеситель, измерительные возможности которых изложены в сети Интернет на сайте фирмы Hewlett Packard "Improving Network Analyzer Measurements of Frequency-translating Devices. Application-Note 1287-4". Однако этот метод измерения идентичен ранее заявленным способам в СССР (а.с.СССР №1475347, кл. G 01 R 27/28. 1986 г. и а.с. СССР №1596278, кл. G 01 R 27/28. 1988 г.). Недостатком этих устройств является то, что они не позволяют измерять смесители при переменной промежуточной частоте.Known measuring instruments according to US patents for the method (Patent number 6.041.077 Mar 21.2000 Int Cl 7 H 04 B 3/36 US cl 375/224) and the device (Patent number 6.041.694 May 16.2000 Int C1 7 H 04 B 3/46 US cl 375/224) for measuring the complex transmission coefficients of devices containing a frequency converter - mixer, the measuring capabilities of which are described on the Internet at the Hewlett Packard website "Improving Network Analyzer Measurements of Frequency-translating Devices. Application-Note 1287-4". However, this measurement method is identical to the previously declared methods in the USSR (A.S.SSSR No. 1475347, CL G 01 R 27/28. 1986 and A.S. USSR No. 1596278, CL G 01 R 27/28. 1988 g.). The disadvantage of these devices is that they do not allow measuring mixers at a variable intermediate frequency.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является устройство для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразователем частоты (а.с. СССР №1661682, МПК (5) G 01 R 27/28), содержащее два генератора качающейся частоты, первые управляющие входы которых соединены с выходом блока управления, другой выход которого соединен с третьим входом индикатора и входом перестраиваемого генератора промежуточных частот, третий выход которого соединен со вторым входом второго фазового детектора, выход первого генератора качающейся частоты соединен с одним из входов первого смесителя блока фазовой автоподстройки частоты, другой вход которого соединен с выходом второго генератора качающейся частоты, одновременно соединенным с гетеродинным входом опорного смесителя, сигнальный вход, которого соединен с подвижным контактом третьего переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом четвертого переключателя, подвижный контакт которого соединен с выходом усилителя, вход которого соединен с подвижным контактом первого переключателя, первый неподвижный контакт которого через аттенюатор соединен с одним из выходов первого делителя сигналов, второй выход которого соединен с первым неподвижным контактом второго переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с вторым неподвижным контактом четвертого переключателя, выход первого смесителя фазовой автоподстройки частоты соединен с первыми входами первого фазового детектора и второго смесителя блока фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с первым входом второго фазового детектора, выход которого соединен с третьим входом первого генератора качающейся частоты, второй вход которого соединен с первым выходом перестраиваемого генератора промежуточных частот и входом второго делителя сигналов, выходы которого соединены с вторыми неподвижными контактами пятого и шестого переключателей, первые неподвижные контакты которых соединены между собой, подвижный контакт пятого переключателя соединен с выходом опорного смесителя, а подвижный контакт шестого переключателя соединен с сигнальным входом смесителя промежуточной частоты опорного канала, выход которого соединен с вторым входом индикатора, первый вход которого соединен с выходом смесителя промежуточной частоты измерительного канала, гетеродинный вход которого соединен с вторым входом смесителя промежуточной частоты, опорного канала, вторым выходом перестраиваемого генератора промежуточных частот и вторым входом второго смесителя блока фазовой автоподстройки частоты, выход индикатора соединен с входом решающего блока, вход третьего делителя сигнала соединен с выходом первого генератора качающейся частоты, один выход третьего делителя сигнала соединен с входом первого делителя сигнала, другой его выход - с сигнальным входом испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты, гетеродинный вход которого соединен с выходом второго генератора качающейся частоты, одновременно соединенным с одним из входов вспомогательного смесителя, другой вход которого соединен с подвижным контактом второго переключателя, а выход вспомогательного смесителя соединен с первым входом смесителя промежуточной частоты измерительного канала, выход четырехполюсника с преобразователем частоты соединен с третьим неподвижным контактом шестого переключателя.The closest analogue to the claimed device is a device for measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of a four-terminal network with a frequency converter (AS USSR No. 1661682, IPC (5) G 01 R 27/28), containing two oscillating frequency generators, the first control inputs which are connected to the output of the control unit, the other output of which is connected to the third input of the indicator and the input of the tunable intermediate frequency generator, the third output of which is connected to the second input of the second phase detector, the output of the first the oscillating frequency generator is connected to one of the inputs of the first mixer of the phase-locked loop, the other input of which is connected to the output of the second oscillating frequency generator, simultaneously connected to the heterodyne input of the reference mixer, the signal input of which is connected to the movable contact of the third switch, the first fixed contact of which connected to the first fixed contact of the fourth switch, the movable contact of which is connected to the output of the amplifier, the input of which is connected to the movable the contact of the first switch, the first fixed contact of which through the attenuator is connected to one of the outputs of the first signal splitter, the second output of which is connected to the first fixed contact of the second switch, the second fixed contact of which is connected to the second fixed contact of the fourth switch, the output of the first phase locked loop is connected to the first inputs of the first phase detector and the second mixer of the phase-locked loop, the output of which is connected to the first input m of the second phase detector, the output of which is connected to the third input of the first oscillating frequency generator, the second input of which is connected to the first output of the tunable intermediate frequency generator and the input of the second signal divider, the outputs of which are connected to the second fixed contacts of the fifth and sixth switches, the first fixed contacts of which are connected among themselves, the movable contact of the fifth switch is connected to the output of the reference mixer, and the movable contact of the sixth switch is connected to the signal the input of the intermediate frequency mixer of the reference channel, the output of which is connected to the second indicator input, the first input of which is connected to the output of the intermediate frequency mixer of the measuring channel, the heterodyne input of which is connected to the second input of the intermediate frequency mixer, the reference channel, the second output of the tunable intermediate frequency generator and the second input the second mixer of the phase-locked loop, the output of the indicator is connected to the input of the decision block, the input of the third signal divider is connected to the output of the first oscillating frequency generator, one output of the third signal divider is connected to the input of the first signal divider, its other output is the signal input of the tested four-terminal with a frequency converter, the local oscillator input of which is connected to the output of the second oscillating frequency generator, simultaneously connected to one of the inputs of the auxiliary mixer the other input of which is connected to the movable contact of the second switch, and the output of the auxiliary mixer is connected to the first input of the mixer second frequency measuring channel, four-pole output with a frequency converter connected to the third fixed contact of the sixth switch.

К недостаткам данного устройства относится существенная погрешность, возникающая при измерении суммы сдвигов фаз опорного и дополнительного смесителей в режиме переменной и постоянной промежуточной частот.The disadvantages of this device include a significant error that occurs when measuring the sum of the phase shifts of the reference and additional mixers in the variable and constant intermediate frequencies.

На фиг.1 приведено последовательное соединение с помощью переключателей опорного и дополнительного смесителей устройства-прототипа в режиме измерения суммы сдвигов фаз.Figure 1 shows the serial connection using the switches of the reference and additional mixers of the prototype device in the mode of measuring the sum of the phase shifts.

В результате верхнего и нижнего преобразований по формулеAs a result of the upper and lower transformations by the formula

ω1=ω2±ω3,ω 1 = ω 2 ± ω 3 ,

образуются сигналы двух частот: ω1=ω2+ω3 и ω1'=ω2-ω3.signals of two frequencies are formed: ω 1 = ω 2 + ω 3 and ω 1 '= ω 2 -ω 3 .

Эти два сигнала имеют разные значения частот и, следовательно, при прохождении ими одних и тех же электрических путей они будут иметь разное время запаздывания, что эквивалентно разным их фазовым сдвигам.These two signals have different frequencies and, therefore, when they pass the same electrical paths, they will have different delay times, which is equivalent to their different phase shifts.

Каждый из таких сигналов в дополнительном смесителе с помощью сигнала от ГКЧ-2 с частотой ω2 преобразуется в два сигнала одной частоты, но имеющих разные фазовые сдвиги. При сравнении сдвигов фаз этих сигналов с фазой опорного канала в фазовом детекторе создается неопределенность (ошибка) в измерении фазовых сдвигов.Each of these signals in an additional mixer using the signal from GKCH-2 with a frequency of ω 2 is converted into two signals of the same frequency, but with different phase shifts. When comparing the phase shifts of these signals with the phase of the reference channel in the phase detector, an uncertainty (error) is created in the measurement of phase shifts.

Оценим на примере величину этой ошибки (погрешности) измерения. Положим, что с помощью устройства производятся измерения в диапазоне СВЧ на частоте ω1, соответствующей f1=3000 МГц при выбранной промежуточной частоте ω3, равной f3=60 МГц.Let us estimate the magnitude of this measurement error (error) as an example. Suppose that using the device, measurements are made in the microwave range at a frequency of ω 1 corresponding to f 1 = 3000 MHz with a selected intermediate frequency of ω 3 equal to f 3 = 60 MHz.

В этом случае на выходе опорного смесителя будут одновременно существовать два сигнала с разными частотами

Figure 00000002
с длиной волны
Figure 00000003
и
Figure 00000004
.In this case, two signals with different frequencies will simultaneously exist at the output of the reference mixer
Figure 00000002
with wavelength
Figure 00000003
and
Figure 00000004
.

После прохождения аттенюатора и усилителя эти два сигнала разных частот с помощью сигнала от ГКЧ-2 с частотой ω3 в дополнительном смесителе преобразуются в сигналы одной частоты ω3, но имеющие разные фазовые сдвиги. Сигналу ω1 с частотой f1=3000 МГц соответствует длина волны λ1=100 мм. Одновременно полной длине волны соответствует набег фазы 360°. Отсюда очевидно, что погрешность измерения фазовых сдвигов при одновременном существовании на одном из входов фазового детектора двух сигналов с различными фазами в первом приближении соответствует разности длин волн для частот

Figure 00000005
и
Figure 00000006
, равной 102-98=4 (мм).After passing the attenuator and amplifier, these two signals of different frequencies using the signal from GKCH-2 with a frequency of ω 3 in the additional mixer are converted into signals of the same frequency ω 3 , but with different phase shifts. The signal ω 1 with a frequency of f 1 = 3000 MHz corresponds to a wavelength of λ 1 = 100 mm At the same time, the full wavelength corresponds to a phase incursion of 360 °. Hence it is obvious that the error in measuring the phase shifts when two signals with different phases simultaneously exist at one of the inputs of the phase detector corresponds to a first approximation to the difference in wavelengths for the frequencies
Figure 00000005
and
Figure 00000006
equal to 102-98 = 4 (mm).

В действительности эта погрешность будет больше, т.к. при вышеприведенном рассмотрении не учитывается неравномерность АЧХ и нелинейность ФЧХ электрического тракта между опорным и дополнительным смесителем, т.е. амплитудно-фазовая погрешность.In reality, this error will be greater, because the above consideration does not take into account the non-uniformity of the frequency response and the phase response of the electric path between the reference and additional mixer, i.e. amplitude-phase error.

Для первого приближения можно составить пропорцию.For a first approximation, you can make a proportion.

λ1=100 мм соответствует сдвиг фаз 360°;λ 1 = 100 mm corresponds to a phase shift of 360 °;

Δλ=4 мм соответствует сдвиг фаз Δφ.Δλ = 4 mm corresponds to a phase shift Δφ.

Откуда

Figure 00000007
Where from
Figure 00000007

Следовательно, погрешность измерения фазового сдвига любой величины в пределах от 0 до 360(на частотах вблизи 3000 МГц будет составлять величину Δφ=14,4° без учета дополнительной амплитудно-фазовой погрешности.Therefore, the error in measuring the phase shift of any value in the range from 0 to 360 (at frequencies near 3000 MHz will be Δφ = 14.4 ° without taking into account the additional amplitude-phase error.

Снижение влияния одного из двух сигналов

Figure 00000008
или
Figure 00000009
на погрешность измерений может быть достигнуто путем дополнительного введения между опорным и дополнительным смесителями полосового фильтра, работающего в диапазоне частот ω1. В связи с тем, что устройство имеет режим переменной промежуточной частоты ω3, полосовой фильтр должен синхронно перестраиваться с этой частотой, для чего необходимо соединить систему его перестройки с блоком управления.Decrease in influence of one of two signals
Figure 00000008
or
Figure 00000009
the measurement error can be achieved by additional introduction between the reference and additional mixers of a band-pass filter operating in the frequency range ω 1 . Due to the fact that the device has a variable intermediate frequency mode ω 3 , the band-pass filter must be tuned synchronously with this frequency, for which it is necessary to connect the tuning system to the control unit.

Технической задачей предлагаемого технического решения является повышение точности измерения фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразованием частоты - смесителей за счет снижения погрешности, возникающей при измерении суммы сдвигов фаз опорного и дополнительного смесителей.The technical task of the proposed technical solution is to increase the accuracy of measuring the phase-frequency characteristics of the four-terminal network with frequency conversion - mixers by reducing the error that occurs when measuring the sum of the phase shifts of the reference and additional mixers.

Для решения поставленной технической задачи предлагается в известное устройство для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразователем частоты, содержащее первый и второй генераторы качающейся частоты, блок управления, первый и второй делители сигналов, аттенюатор, первый переключатель, первый смеситель фазовой автоподстройки частоты, второй переключатель, третий переключатель, усилитель, второй смеситель фазовой автоподстройки частоты, первый фазовый детектор, вспомогательный смеситель, опорный смеситель, четвертый переключатель, второй фазовый детектор, перестраиваемый генератор промежуточных частот, пятый переключатель, делитель промежуточной частоты, испытуемый четырехполюсник с преобразователем частоты, шестой переключатель, смесители промежуточной частоты измерительного и опорного канала, индикатор и решающий блок, дополнительно ввести полосовой перестраиваемый фильтр.To solve the technical problem, it is proposed in a known device for measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of quadripoles with a frequency converter, comprising first and second oscillating frequency generators, a control unit, first and second signal dividers, an attenuator, a first switch, a first phase locked loop, second switch, third switch, amplifier, second phase locked loop, first phase detector, auxiliary mixture a mixer, a reference mixer, a fourth switch, a second phase detector, a tunable intermediate frequency generator, a fifth switch, an intermediate frequency divider, a tested quadrupole with a frequency converter, a sixth switch, intermediate frequency mixers of the measuring and reference channels, an indicator and a decision unit, additionally introduce a tunable bandpass filter.

При этом первые управляющие входы генераторов качающейся частоты соединены с выходом блока управления, третьим входом индикатора и входом перестраиваемого генератора промежуточных частот, третий выход которого соединен с одним из входов второго фазового детектора, другой вход которого соединен с выходом второго смесителя фазовой автоподстройки частоты, один из входов которого соединен с выходом первого смесителя фазовой автоподстройки частоты и одним из входов первого фазового детектора, выход которого соединен с третьим входом первого генератора качающейся частоты, второй вход которого соединен с выходом второго фазового детектора. Выход первого генератора качающейся частоты соединен с входом первого делителя сигналов и одним из входов первого смесителя фазовой автоподстройки частоты, другой вход которого соединен с выходом второго генератора качающейся частоты, который соединен с гетеродинными входами опорного смесителя, дополнительного смесителя и испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты, сигнальный вход которого соединен с одним из выходов первого делителя сигналов, другой выход которого соединен с входом второго делителя сигналов, первый выход которого через аттенюатор соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт которого через усилитель соединен с подвижным контактом четвертого переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с вторым выходом второго делителя сигналов. Второй неподвижный контакт третьего переключателя соединен с первым неподвижным контактом четвертого переключателя. Первый выход перестраиваемого генератора промежуточных частот соединен со вторым входом первого фазового детектора и входом третьего делителя сигналов, один из выходов которого соединен с вторым неподвижным контактом шестого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом пятого переключателя, второй неподвижный контакт соединен с вторым выходом третьего делителя сигналов. Подвижный контакт пятого переключателя соединен сигнальным входом опорного смесителя. Второй выход перестраиваемого генератора промежуточных частот соединен с вторым входом второго смесителя фазовой автоподстройки частоты и гетеродинным входом смесителя промежуточной частоты опорного канала, сигнальный вход которого соединен с подвижным контактом шестого переключателя, третий неподвижный контакт которого соединен с выходом испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты. Подвижный контакт второго переключателя соединен с сигнальным входом дополнительного смесителя, выход которого соединен с сигнальным входом смесителя промежуточной частоты измерительного канала, выход которого соединен с одним из входов индикатора, второй вход которого соединен с выходом смесителя промежуточной частоты опорного канала. Выход индикатора соединен с входом решающего устройства. Сигнальный выход полосового перестраиваемого фильтра соединен с выходом опорного смесителя, сигнальный вход полосового перестраиваемого фильтра соединен с подвижным контактом третьего переключателя. Управляющий вход полосового перестраиваемого фильтра соединен с блоком управления.In this case, the first control inputs of the oscillating frequency generators are connected to the output of the control unit, the third input of the indicator and the input of the tunable intermediate frequency generator, the third output of which is connected to one of the inputs of the second phase detector, the other input of which is connected to the output of the second phase locked loop, one of the inputs of which are connected to the output of the first phase locked loop and one of the inputs of the first phase detector, the output of which is connected to the third input of the a second oscillating frequency generator, the second input of which is connected to the output of the second phase detector. The output of the first oscillating frequency generator is connected to the input of the first signal splitter and one of the inputs of the first phase locked loop, the other input of which is connected to the output of the second oscillating frequency generator, which is connected to the heterodyne inputs of the reference mixer, an additional mixer, and the tested four-terminal with a frequency converter, signal the input of which is connected to one of the outputs of the first signal splitter, the other output of which is connected to the input of the second signal splitter, the first the output of which through the attenuator is connected to the first fixed contact of the first switch, the movable contact of which through the amplifier is connected to the movable contact of the fourth switch, the second fixed contact of which is connected to the second fixed contact of the second switch, the first fixed contact of which is connected to the second output of the second signal splitter. The second fixed contact of the third switch is connected to the first fixed contact of the fourth switch. The first output of the tunable intermediate frequency generator is connected to the second input of the first phase detector and the input of the third signal divider, one of the outputs of which is connected to the second fixed contact of the sixth switch, the first fixed contact of which is connected to the first fixed contact of the fifth switch, the second fixed contact is connected to the second output third signal divider. The movable contact of the fifth switch is connected to the signal input of the reference mixer. The second output of the tunable intermediate-frequency generator is connected to the second input of the second phase-locked loop mixer and the heterodyne input of the intermediate-frequency mixer of the reference channel, the signal input of which is connected to the movable contact of the sixth switch, the third fixed contact of which is connected to the output of the tested four-terminal with a frequency converter. The movable contact of the second switch is connected to the signal input of the additional mixer, the output of which is connected to the signal input of the mixer of the intermediate frequency of the measuring channel, the output of which is connected to one of the inputs of the indicator, the second input of which is connected to the output of the mixer of the intermediate frequency of the reference channel. The output of the indicator is connected to the input of the deciding device. The signal output of the tunable bandpass filter is connected to the output of the reference mixer, the signal input of the tunable bandpass filter is connected to the movable contact of the third switch. The control input of the tunable bandpass filter is connected to the control unit.

К отличительным признакам предлагаемого устройства для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразователем частоты относятся введение в устройство дополнительно полосового перестраиваемого фильтра, который в совокупности с существующими и новыми связями позволяет достигнуть требуемого технического результата. В результате этого повышается точность измерения фазовых сдвигов испытуемых четырехполюсников с преобразователем частоты за счет снижения погрешности определения фазочастотной характеристики дополнительного смесителя. Совокупность вновь введенных и имеющихся узлов позволяет снизить погрешность измерения истинного значения фазочастотной характеристики дополнительного смесителя за счет повышения точности измерения суммы сдвигов фаз опорного и дополнительного смесителей в режиме калибровки устройства.The distinctive features of the proposed device for measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-terminal devices with a frequency converter include the introduction of an additional band-pass tunable filter into the device, which, together with existing and new connections, allows achieving the required technical result. As a result of this, the accuracy of measuring the phase shifts of the tested quadripoles with a frequency converter is increased by reducing the error in determining the phase-frequency characteristics of an additional mixer. The combination of newly introduced and existing nodes can reduce the measurement error of the true value of the phase-frequency characteristic of the additional mixer by improving the accuracy of measuring the sum of the phase shifts of the reference and additional mixers in the device calibration mode.

На фиг.2. представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразователем частоты.In figure 2. presents a block diagram of the proposed device for measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of the four-terminal network with a frequency converter.

Устройство содержит генераторы 1 и 2 качающейся частоты, блок 3 управления, первый делитель сигнала 4, второй делитель сигнала 5, аттенюатор 6, первый переключатель 7, первый смеситель фазовой автоподстройки частоты 8, второй переключатель 9, третий переключатель 10, усилитель 11, второй смеситель фазовой автоподстройки частоты 12, первый фазовый детектор 13, дополнительный смеситель 14, опорный смеситель 15, перестраиваемый полосовой фильтр 16, четвертый переключатель 17, второй фазовый детектор 18, перестраиваемый генератор промежуточных частот 19, пятый переключатель 20, третий делитель сигналов 21, испытуемый четырехполюсник с преобразованием частоты 22, шестой переключатель 23, смеситель промежуточной частоты измерительного канала 24, смеситель промежуточной частоты опорного канала 25, индикатор 26, решающий блок 27.The device contains oscillators 1 and 2 of the oscillating frequency, control unit 3, first signal divider 4, second signal divider 5, attenuator 6, first switch 7, first phase locked loop 8, second switch 9, third switch 10, amplifier 11, second mixer phase locked loop 12, first phase detector 13, additional mixer 14, reference mixer 15, tunable bandpass filter 16, fourth switch 17, second phase detector 18, tunable intermediate frequency generator 19, p fifth switch 20, the third divider signal 21, subject to frequency conversion quadripole 22, the sixth switch 23, intermediate frequency measuring channel mixer 24, intermediate frequency mixer of the reference channel 25, the indicator 26, 27 decider.

Первые управляющие входы генераторов 1 и 2 качающейся частоты соединены с выходом блока управления 3, третьим входом индикатора 26 и входом перестраиваемого генератора промежуточных частот 19, третий выход которого соединен с вторым входом второго фазового детектора 18, другой вход которого соединен с выходом второго смесителя фазовой автоподстройки частоты 12, один из входов которого соединен с выходом первого смесителя фазовой автоподстройки частоты 8 и одним из входов первого фазового детектора 13, выход которого соединен с третьим входом первого генератора качающейся частоты 1, второй вход которого соединен с выходом второго фазового детектора 18, выход первого генератора качающейся частоты 1 соединен с входом первого делителя сигналов 4 и одним из входов первого смесителя фазовой автоподстройки частоты 8, другой вход которого соединен с выходом второго генератора качающейся частоты 2, который соединен с гетеродинными входами опорного смесителя 15, дополнительного смесителя 14 и испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты 22, сигнальный вход которого соединен с одним из выходов первого делителя сигналов 4, другой выход которого соединен с входом второго делителя сигналов 5, первый выход которого через аттенюатор 6 соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя 7, подвижный контакт которого через усилитель 11 соединен с подвижным контактом четвертого переключателя 17, второй неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя 9, первый неподвижный контакт которого соединен с вторым выходом второго делителя сигналов 5. второй неподвижный контакт третьего переключателя 10 соединен с первым неподвижным контактом четвертого переключателя 17, первый выход перестраиваемого генератора промежуточных частот 19 соединен со вторым входом первого фазового детектора 13 и входом третьего делителя сигналов 21, один из выходов которого соединен с вторым неподвижным контактом шестого переключателя 23, первый неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом пятого переключателя 20, второй неподвижный контакт соединен с вторым выходом третьего делителя сигналов 21, подвижный контакт пятого переключателя 20 соединен сигнальным входом опорного смесителя 15, второй выход перестраиваемого генератора промежуточных частот 19 соединен с вторым входом второго смесителя фазовой автоподстройки частоты 12 и гетеродинным входом смесителя промежуточной частоты опорного канала 25, сигнальный вход которого соединен с подвижным контактом шестого переключателя 23, третий неподвижный контакт которого соединен с выходом испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты 22, подвижный контакт второго переключателя 9 соединен с сигнальным входом дополнительного смесителя 14, выход которого соединен с сигнальным входом смесителя промежуточной частоты измерительного канала 24, выход которого соединен с первым из входов индикатора 26, второй вход которого соединен с выходом смесителя промежуточной частоты опорного канала 25. Выход индикатора 26 соединен с входом решающего устройства 27, сигнальный выход полосового перестраиваемого фильтра 16 соединен с одним из входов опорного смесителя, сигнальный вход полосового перестраиваемого фильтра 16 соединен с подвижным контактом третьего переключателя 10. Управляющий вход полосового перестраиваемого фильтра 16 соединен с блоком управления 3.The first control inputs of the oscillating frequency generators 1 and 2 are connected to the output of the control unit 3, the third input of the indicator 26 and the input of the tunable intermediate frequency generator 19, the third output of which is connected to the second input of the second phase detector 18, the other input of which is connected to the output of the second phase-locked mixer frequency 12, one of the inputs of which is connected to the output of the first phase-locked loop mixer 8 and one of the inputs of the first phase detector 13, the output of which is connected to the third input the first oscillating frequency generator 1, the second input of which is connected to the output of the second phase detector 18, the output of the first oscillating frequency generator 1 is connected to the input of the first signal splitter 4 and one of the inputs of the first phase locked loop 8, the other input of which is connected to the output of the second oscillating generator frequency 2, which is connected to the heterodyne inputs of the reference mixer 15, the additional mixer 14 and the tested four-terminal with a frequency converter 22, the signal input of which is connected one of the outputs of the first signal splitter 4, the other output of which is connected to the input of the second signal splitter 5, the first output of which through the attenuator 6 is connected to the first fixed contact of the first switch 7, the movable contact of which through the amplifier 11 is connected to the mobile contact of the fourth switch 17, the second fixed the contact of which is connected to the second fixed contact of the second switch 9, the first fixed contact of which is connected to the second output of the second signal splitter 5. the second fixed con the clock of the third switch 10 is connected to the first fixed contact of the fourth switch 17, the first output of the tunable intermediate frequency generator 19 is connected to the second input of the first phase detector 13 and the input of the third signal splitter 21, one of the outputs of which is connected to the second fixed contact of the sixth switch 23, the first fixed the contact of which is connected to the first fixed contact of the fifth switch 20, the second fixed contact is connected to the second output of the third signal splitter 21, movably the fifth contact pin of the fifth switch 20 is connected to the signal input of the reference mixer 15, the second output of the tunable intermediate frequency generator 19 is connected to the second input of the second phase locked loop mixer 12 and the local oscillator input of the intermediate frequency mixer of the reference channel 25, the signal input of which is connected to the movable contact of the sixth switch 23, the third fixed contact of which is connected to the output of the tested four-terminal with a frequency converter 22, the movable contact of the second switch 9 with dinene with the signal input of the additional mixer 14, the output of which is connected to the signal input of the intermediate frequency mixer of the measuring channel 24, the output of which is connected to the first of the inputs of the indicator 26, the second input of which is connected to the output of the mixer of the intermediate frequency of the reference channel 25. The output of the indicator 26 is connected to the input solver 27, the signal output of the tunable bandpass filter 16 is connected to one of the inputs of the reference mixer, the signal input of the tunable bandpass filter 16 is connected to the slide nym third switch terminal 10. The control input of the tunable bandpass filter 16 is connected to the control unit 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

ГКЧ 1 и ГКЧ 2 могут работать в двух режимах.GKCH 1 and GKCh 2 can work in two modes.

В режиме первой переменной промежуточной частоты напряжением от блока управления 3 устанавливается начальная разность между частотой ω1, ГКЧ 1 и частотой ω2 ГКЧ 2, равная начальной промежуточной частоте полосы анализа исследуемого четырехполюсника с преобразователем частоты 22. Этим же напряжением устанавливается начальное значение первой переменной промежуточной частоты ω3 сигналов перестраиваемого генератора промежуточных частот 19, снимаемой с его первого выхода, равное начальной частоте полосы анализа. Затем относительно ГКЧ 2, настроенного на фиксированную частоту, включается свипирование ГКЧ 1 в диапазоне, равном полосе анализа на промежуточной частоте исследуемого четырехполюсника с преобразователем частоты 22. При этом синхронно с ГКЧ 1 свипирует перестраиваемый генератор промежуточных частот 19 в заданном диапазоне промежуточных частот.In the mode of the first variable of the intermediate frequency, the voltage from the control unit 3 sets the initial difference between the frequency ω 1 , GKCh 1 and the frequency ω 2 GKCh 2, equal to the initial intermediate frequency of the analysis band of the studied four-terminal with frequency converter 22. The initial value of the first variable of the intermediate is set with the same voltage frequency ω 3 signals tunable intermediate frequency generator 19, removed from its first output, equal to the initial frequency of the analysis band. Then, relative to GKCH 2 tuned to a fixed frequency, sweep of GKKh 1 is turned on in the range equal to the analysis band at the intermediate frequency of the studied four-terminal network with frequency converter 22. At the same time, the tunable intermediate frequency generator 19 sweeps in the given range of intermediate frequencies.

Одновременно с сигналами первой промежуточной частоты в перестраиваемом генераторе промежуточных частот 19 вырабатываются сигналы вспомогательной промежуточной частоты, снимаемые с его второго выхода, сдвинутые на постоянную величину Ω относительно сигналов первой промежуточной частоты с точностью до фазы в любой точке. Часть сигналов промежуточной частоты Ω с выхода первого смесителя фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) 8 подается на один из входов второго смесителя ФАПЧ 12, где смешивается с сигналом вспомогательной частоты от перестраиваемого генератора промежуточной частоты 19. Образовавшийся в результате этого сигнал второй постоянной промежуточной частоты Ω с выхода этого смесителя подается на один из входов фазового детектора 18, где сравнивается с опорным сигналом частоты Ω, вырабатываемым в перестраиваемом генераторе промежуточных частот 19 и снимаемым с его третьего выхода. Результат сравнения с выхода второго фазового детектора 18 подается на один из входов ГКЧ 1, управляя его частотой ω1, так, что разность между ней и частотой ω2 от ГКЧ 2 с точностью до фазы поддерживается равной текущему значению первой переменной промежуточной частоты ω3.Simultaneously with the signals of the first intermediate frequency in the tunable intermediate frequency generator 19, signals of the auxiliary intermediate frequency are generated, taken from its second output, shifted by a constant value Ω relative to the signals of the first intermediate frequency, accurate to phase at any point. A part of the intermediate frequency signals Ω from the output of the first phase locked loop (PLL) 8 is fed to one of the inputs of the second PLL 12, where it is mixed with the auxiliary frequency signal from the tunable intermediate frequency generator 19. The resulting signal of the second constant intermediate frequency Ω with the output of this mixer is fed to one of the inputs of the phase detector 18, where it is compared with the reference frequency signal Ω generated in the tunable intermediate frequency generator 19 and Nima his third escape. The result of the comparison from the output of the second phase detector 18 is fed to one of the inputs of GKCH 1, controlling its frequency ω 1 , so that the difference between it and the frequency ω 2 from GKCh 2 is maintained accurate to the phase equal to the current value of the first variable of the intermediate frequency ω 3 .

В режиме постоянной первой промежуточной частоты ω3 с помощью блока управления 3 осуществляется синхронное качание ГКЧ 1 и ГКЧ 2 в диапазоне СВЧ, при этом на один вход первого смесителя ФАПЧ 8 подается часть сигналов с выходов этих генераторов, а полученные в результате их смешивания сигналы первой (переменной) промежуточной частоты с выхода смесителя ФАПЧ 8 поступают на один из входов фазового детектора 13, где сравниваются с сигналами первой промежуточной частоты, используемой в качестве опорной от первого выхода перестраиваемого генератора 19 промежуточных частот. Результат сравнения подается на вход ГКЧ 1, управляя его частотой в процессе качания так, что разность частот между ним и ГКЧ 2 с точностью до фазы равна величине первой промежуточной частоты, на которую настроен перестраиваемый генератор промежуточных частот 19.In the constant first intermediate frequency ω 3 mode, using the control unit 3, the GKCH 1 and GKCh 2 are synchronously swayed in the microwave range, with some of the signals from the outputs of these generators being fed to one input of the first PLL 8, and the signals received as a result of mixing them are first (variable) intermediate frequency from the output of the mixer PLL 8 is fed to one of the inputs of the phase detector 13, where they are compared with the signals of the first intermediate frequency used as a reference from the first output of the tunable generator ra 19 intermediate frequencies. The comparison result is fed to the input of GKCH 1, controlling its frequency during the swing process so that the frequency difference between it and GKCh 2 is accurate to the phase equal to the value of the first intermediate frequency, to which the tunable intermediate frequency generator 19 is tuned.

При каждом новом включении устройства, в самом начале производится калибровка, цель которой состоит в определении истинной фазочастотной характеристики дополнительного смесителя. После этого она запоминается в памяти индикатора и по мере необходимости воспроизводится на его экране.Each time the device is turned on again, a calibration is performed at the very beginning, the purpose of which is to determine the true phase-frequency characteristic of the additional mixer. After that, it is stored in the indicator memory and is reproduced on its screen as necessary.

В режиме калибровки в положении 1 переключателей 7, 9, 10, 17, 20, 23 реализуется схема для измерения разности фаз между выходными сигналами дополнительного 14 и опорного 15 смесителей. Перед измерениями производится выравнивание электрических длин дополнительного и опорного каналов и трактов сигналов гетеродина после их разделения делителями сигналов. Производится маркировка вспомогательного и опорного каналов устройства так, чтобы при измерении разности фаз, фаза в дополнительном канале была уменьшаемой, а в опорном - вычитаемой в этой разности.In the calibration mode in position 1 of switches 7, 9, 10, 17, 20, 23, a circuit is implemented for measuring the phase difference between the output signals of the additional 14 and reference 15 mixers. Before measurements, the electric lengths of the additional and reference channels and signal paths of the local oscillator are aligned after they are separated by signal dividers. The auxiliary and reference channels of the device are marked so that when measuring the phase difference, the phase in the auxiliary channel is reduced, and in the reference channel, subtracted in this difference.

Сигнал во вспомогательном канале может быть представлен в видеThe signal in the auxiliary channel can be represented as

Figure 00000010
Figure 00000010

где

Figure 00000011
- амплитудное значение сигнала;Where
Figure 00000011
- the amplitude value of the signal;

Figure 00000012
- начальная фаза сигнала во вспомогательном канале на первом (сигнальном) входе вспомогательного смесителя.
Figure 00000012
- the initial phase of the signal in the auxiliary channel at the first (signal) input of the auxiliary mixer.

Сигнал в опорном канале может быть представлен в видеThe signal in the reference channel can be represented as

Figure 00000013
Figure 00000013

где

Figure 00000014
- амплитудное значение сигнала;Where
Figure 00000014
- the amplitude value of the signal;

Figure 00000015
- начальная фаза сигнала в опорном канале на входе опорного смесителя.
Figure 00000015
- the initial phase of the signal in the reference channel at the input of the reference mixer.

Сигнал дополнительного канала через переключатель 9 подается на первый вход дополнительного смесителя 14, а сигнал опорного канала через аттенюатор 6, переключатель 7, усилитель 11, переключатель 10 и полосовой перестраиваемый фильтр 16 подается на первый (сигнальный) вход опорного смесителя 15, где преобразуется с помощью сигнала от ГКЧ 2 в сигналы первой (переменной) промежуточной частоты ω3. При этом ослабление аттенюатора 6 компенсирует усиление усилителя 11, а полосовой перестраиваемый фильтр 16 настроен на частоту сигнала ω1 от ГКЧ 1. Преобразование частоты может быть как вверх, так и вниз, и отвечает выражениюThe signal of the additional channel through the switch 9 is fed to the first input of the additional mixer 14, and the signal of the reference channel through the attenuator 6, switch 7, amplifier 11, switch 10 and the tunable bandpass filter 16 is fed to the first (signal) input of the reference mixer 15, where it is converted by the signal from GKCh 2 in the signals of the first (variable) intermediate frequency ω 3 . In this case, the attenuation of the attenuator 6 compensates for the amplification of the amplifier 11, and the tunable bandpass filter 16 is tuned to the frequency of the signal ω 1 from the sweep 1. The frequency conversion can be either up or down, and corresponds to the expression

Figure 00000016
Figure 00000016

где ω3 - первая (переменная) промежуточная частота;where ω 3 is the first (variable) intermediate frequency;

ω1 - частоты сигналов ГКЧ 1;ω 1 - frequency signals GKCh 1;

ω2 - частота сигналов ГКЧ 2. Допустим, в устройстве имеет место преобразованиеω 2 - the frequency of the signals GKCH 2. Suppose that the device has a conversion

Figure 00000017
Figure 00000017

Тогда на выходе дополнительного смесителя 14 имеет место сигнал, описываемый выражениемThen at the output of the additional mixer 14 there is a signal described by the expression

Figure 00000018
Figure 00000018

где

Figure 00000019
- амплитудное значение сигнала,Where
Figure 00000019
- the amplitude value of the signal,

Figure 00000020
- начальная фаза сигналов от ГКЧ 1 на первом (сигнальном) входе дополнительного смесителя 14;
Figure 00000020
- the initial phase of the signals from GKCH 1 at the first (signal) input of the additional mixer 14;

Figure 00000021
- начальная фаза сигналов от ГКЧ 2 на втором (гетеродинном) дополнительного смесителе 14;
Figure 00000021
- the initial phase of the signals from GKCH 2 on the second (heterodyne) additional mixer 14;

Δφ1 - искомый сдвиг фаз дополнительного смесителя 14, вносимый им в фазу сигналов первой промежуточной частоты при преобразовании.Δφ 1 - the desired phase shift of the additional mixer 14, introduced by him into the phase of the signals of the first intermediate frequency during conversion.

Учитывая условие (4) имеемGiven condition (4), we have

Figure 00000022
Figure 00000022

После преобразования на выходе опорного смесителя 15 имеет место сигнал, описываемый выражениемAfter conversion, the output of the reference mixer 15 has a signal described by the expression

Figure 00000023
Figure 00000023

где

Figure 00000024
- сигнал первой промежуточной частоты в опорном канале;Where
Figure 00000024
- the signal of the first intermediate frequency in the reference channel;

Figure 00000025
- амплитудное значение сигнала;
Figure 00000025
- the amplitude value of the signal;

Figure 00000026
-начальная фаза сигналов от ГКЧ 1 на первом (сигнальном) входе опорного смесителя;
Figure 00000026
-the initial phase of the signals from GKCH 1 at the first (signal) input of the reference mixer;

Figure 00000027
- начальная фаза сигналов от ГКЧ 2 на гетеродинном (втором) входе опорного смесителя;
Figure 00000027
- the initial phase of the signals from GKCH 2 at the heterodyne (second) input of the reference mixer;

Δφ2 - сдвиг фаз аттенюатора 6;Δφ 2 - phase shift of the attenuator 6;

Δφ3 - сдвиг фаз усилителя 11;Δφ 3 - phase shift of the amplifier 11;

Δφ4 - сдвиг фаз полосового перестраиваемого фильтра 16;Δφ 4 - phase shift of the tunable bandpass filter 16;

Δφ5 - сдвиг фаз опорного смесителя 15, вносимый им в фазу сигналов первой промежуточной частоты ω3 в процессе преобразования входного сигнала ω1.Δφ 5 - phase shift of the reference mixer 15, introduced into the phase of the signals of the first intermediate frequency ω 3 in the process of converting the input signal ω 1 .

Учитывая условие (4), имеемGiven condition (4), we have

Figure 00000028
Figure 00000028

Сигналы первой промежуточной частоты с выхода дополнительного 14 и опорного 15 смесителей поступают на сигнальные входы смесителей промежуточной частоты измерительного канала 24 и опорного канала 25, где с помощью гетеродинного сигнала (ω3+ Ω), подаваемого из второго выхода перестраиваемого генератора промежуточных частот 19, они преобразуются в сигналы постоянной низкой промежуточной частоты - Ω, которые поступают на измерительный и опорный входы индикатора 26, представляющего собой фазочувствительный индикатор отношений двух сигналов. В индикаторе 26 вычисляются отношение амплитуд и разность фаз двух сигналов, а результат подается в решающий блок 27, в котором фиксируется.The signals of the first intermediate frequency from the output of the additional 14 and reference 15 mixers are fed to the signal inputs of the mixers of the intermediate frequency of the measuring channel 24 and the reference channel 25, where, using the heterodyne signal (ω 3 + Ω) supplied from the second output of the tunable intermediate frequency generator 19, they are converted into signals of constant low intermediate frequency - Ω, which are fed to the measuring and reference inputs of indicator 26, which is a phase-sensitive indicator of the relationship of two signals. In the indicator 26, the ratio of the amplitudes and the phase difference of the two signals are calculated, and the result is fed to the decision block 27, in which it is fixed.

Полагая, что амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики смесителей 24 и 25 промежуточной частоты измерительного и опорного каналов идентичны, а индикатор 26 измеряет разность фаз между сигналами измерительного и опорного каналов второй низкой промежуточной частоты, результат сравнения разности фаз в индикаторе может быть представлен выражениемAssuming that the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of the mixers 24 and 25 of the intermediate frequency of the measuring and reference channels are identical, and indicator 26 measures the phase difference between the signals of the measuring and reference channels of the second low intermediate frequency, the result of comparing the phase difference in the indicator can be represented by the expression

Figure 00000029
Figure 00000029

где А - разность фаз, градус с учетом знака;where A is the phase difference, degree taking into account the sign;

k - коэффициент пропорциональности;k is the coefficient of proportionality;

Figure 00000030
- функция, реализуемая фазовым детектором.
Figure 00000030
- function implemented by the phase detector.

Практически все аттенюаторы СВЧ имеют линейную фазочастотную характеристику и, следовательно, их электрическая длина может быть компенсирована электрической длиной СВЧ-тракта. Учитывая это обстоятельство, можно утверждать, что сдвиг фаз Δφ2 аттенюатора 6 может быть скомпенсирован сдвигом фаз в измерительном канале

Figure 00000031
, т.е.Almost all microwave attenuators have a linear phase-frequency characteristic and, therefore, their electric length can be compensated by the electric length of the microwave path. Given this circumstance, it can be argued that the phase shift Δφ 2 of the attenuator 6 can be compensated by the phase shift in the measuring channel
Figure 00000031
, i.e.

Figure 00000032
Figure 00000032

С учетом (10) и полагая, что электрические длины трактов измерительного и опорного каналов гетеродина

Figure 00000033
попарно равны
Figure 00000034
индикатор отношений 29 зафиксирует результат измерений сдвигов фаз в видеTaking into account (10) and assuming that the electric lengths of the paths of the measuring and reference channels of the local oscillator
Figure 00000033
are equal in pairs
Figure 00000034
the indicator of relations 29 will record the result of measurements of phase shifts in the form

Figure 00000035
Figure 00000035

В положении 2 переключателей 7, 9, 10, 17, 20 и 23 реализуется схема для измерения суммы сдвигов фаз дополнительного 14 и опорного 15 смесителей.In position 2 of the switches 7, 9, 10, 17, 20, and 23, a circuit is implemented for measuring the sum of the phase shifts of the additional 14 and reference 15 mixers.

Сигнал первой переменной промежуточной частоты от первого выхода перестраиваемого генератора промежуточных частот 19 вторым делителем сигналов 21 разделяется на два канала: дополнительный и опорный.The signal of the first variable intermediate frequency from the first output of the tunable intermediate frequency generator 19 by the second signal splitter 21 is divided into two channels: additional and reference.

Сигнал опорного канала через переключатель 20 подается на вход промежуточной частоты опорного смесителя 15. При этом дополнительный 14 и опорный 15 смесители переключателями 9, 10, 17 и 20 включаются последовательно так, что вход сигнала СВЧ дополнительного смесителя 14 через усилитель 11 и полосовой перестраиваемый фильтр 16 соединяется с входом сигнала СВЧ опорного смесителя 15. В этом случае на входе сигнала СВЧ опорного смесителя 15 в результате обратного преобразования и его избирательных свойств появляется сигнал суммарной частоты ω1=ω2+ω3, который после усиления усилителем 11 через полосовой перестраиваемый фильтр 16 поступает на вход дополнительного смесителя 14. На входе дополнительного смесителя 14 имеет место сигнал, описываемый выражениемThe signal of the reference channel through the switch 20 is fed to the input of the intermediate frequency of the reference mixer 15. In this case, the additional 14 and reference 15 mixers are switched by switches 9, 10, 17 and 20 so that the input of the microwave signal of the additional mixer 14 through the amplifier 11 and a tunable bandpass filter 16 is connected to the input of the reference microwave signal mixer 15. in this case, the input signal of the reference microwave mixer 15 as a result of the inverse transform and its properties, the polling signal is the sum frequency ω 1 = ω 2 + ω 3 otorrhea, after amplification in amplifier 11 through a bandpass tunable filter 16 is input to the additional input of the mixer 14. At the mixer 14 the additional signal occurs, is described by the expression

Figure 00000036
Figure 00000036

где

Figure 00000037
- начальная фаза сигнала от перестраиваемого генератора промежуточных частот 19 в опорном канале;Where
Figure 00000037
- the initial phase of the signal from the tunable intermediate frequency generator 19 in the reference channel;

Δφ3 - сдвиг фаз усилителя 11;Δφ 3 - phase shift of the amplifier 11;

Δφ4 - сдвиг фаз полосового перестраиваемого фильтра 16;Δφ 4 - phase shift of the tunable bandpass filter 16;

Δφ5 - сдвиг фаз, вносимый опорным смесителем 15 в фазу сигналов промежуточной частоты ω3;Δφ 5 is the phase shift introduced by the reference mixer 15 into the phase of the intermediate frequency signals ω 3 ;

Figure 00000038
- начальная фаза сигнала от ГКЧ 2 на гетеродинном входе дополнительного смесителя 14.
Figure 00000038
- the initial phase of the signal from GKCH 2 at the heterodyne input of the additional mixer 14.

Коэффициент усиления усилителя 11 устанавливается таким образом, чтобы компенсировать потери преобразования опорного смесителя 15, следовательно, амплитуда на входе дополнительного смесителя 15 практически не меняется по сравнению со схемой, когда он включен для измерения разности сдвигов фаз.The gain of the amplifier 11 is set in such a way as to compensate for the conversion loss of the reference mixer 15, therefore, the amplitude at the input of the additional mixer 15 is practically unchanged compared to the circuit when it is turned on to measure the phase shift difference.

С помощью полосового перестраиваемого фильтра 16 выделяется только тот из двух образующихся на выходе опорного смесителя 15 сигналов (ω1=ω2+ω3 и

Figure 00000039
), частота которого равна частоте сигнала ω1 в режиме измерения разности фаз.Using a tunable bandpass filter 16, only one of the two signals generated at the output of the reference mixer 15 is extracted (ω 1 = ω 2 + ω 3 and
Figure 00000039
), the frequency of which is equal to the frequency of the signal ω 1 in the phase difference measurement mode.

После преобразования в дополнительном смесителе 14 на его выходе имеется сигналAfter conversion in the additional mixer 14 at its output there is a signal

Figure 00000040
Figure 00000040

Figure 00000041
Figure 00000041

где

Figure 00000042
,
Figure 00000043
- начальные фазы сигналов в противоположных гетеродинных каналах дополнительного 14 и опорного 15 смесителей;Where
Figure 00000042
,
Figure 00000043
- the initial phase of the signals in the opposite heterodyne channels of the additional 14 and reference 15 mixers;

Δφ4 - сдвиг фаз полосового перестраиваемого фильтра 16;Δφ 4 - phase shift of the tunable bandpass filter 16;

Δφ5 - сдвиг фаз опорного смесителя 15.Δφ 5 - phase shift of the reference mixer 15.

Присоединение гетеродина, роль которого выполняет ГКЧ 2 к дополнительному 14 и опорному 15 смесителям остается неизменным по сравнению со схемой для измерения разности фаз и поэтомуThe connection of the local oscillator, the role of which is played by GKCh 2 to the additional 14 and reference 15 mixers remains unchanged compared to the scheme for measuring the phase difference and therefore

Figure 00000044
Figure 00000044

Затем этот сигнал подается на первый (сигнальный) вход смесителя промежуточной частоты измерительного канала 24, где с помощью гетеродинного сигнала от перестраиваемого генератора промежуточных частот 19 он так же, как и в опорном канале с помощью смесителя промежуточной частоты опорного канала 25, преобразуется в сигнал второй постоянной промежуточной частоты Ω, который поступает на измерительный и опорный входы индикатора отношений 26.Then this signal is fed to the first (signal) input of the intermediate frequency mixer of the measuring channel 24, where, using the local oscillator signal from the tunable intermediate frequency generator 19, it is converted into the second signal using the intermediate channel using the intermediate frequency mixer of the reference channel 25 constant intermediate frequency Ω, which is supplied to the measuring and reference inputs of the ratio indicator 26.

Учитывая, что индикатор 26 определяет разность фаз между сигналами на его сигнальном (первом) и опорном (втором) входах результат этого можно представить в видеGiven that the indicator 26 determines the phase difference between the signals at its signal (first) and reference (second) inputs, the result of this can be represented as

Figure 00000045
Figure 00000045

где k1 - коэффициент пропорциональности;where k 1 is the coefficient of proportionality;

Figure 00000046
- функция фазового детектора индикатора;
Figure 00000046
- function of the phase detector of the indicator;

Figure 00000047
- начальная фаза сигнала от перестраиваемого генератора промежуточных частот 19 в опорном канале.
Figure 00000047
- the initial phase of the signal from the tunable intermediate frequency generator 19 in the reference channel.

При равной электрической длине трактов измерительного и опорного каналовWith equal electrical lengths of the channels of the measuring and reference channels

Figure 00000048
Figure 00000048

Индикатор 26 зафиксирует измерение суммы сдвигов фаз в видеIndicator 26 will record the measurement of the sum of the phase shifts in the form

Figure 00000049
Figure 00000049

который поступает в решающий блок 27.which enters the decision block 27.

Решающий блок 27 после поступления в него суммы сдвигов фаз производит решение системы уравненийThe decision block 27, after the sum of the phase shifts is received in it, solves the system of equations

Figure 00000050
Figure 00000050

и определение истинного значения сдвигов фаз дополнительного смесителя 14 в видеand determining the true value of the phase shifts of the additional mixer 14 in the form

Figure 00000051
Figure 00000051

с учетом знаков суммы и разности сдвигов фаз.taking into account the signs of the sum and the difference of the phase shifts.

Величина истинного сдвига фаз Δφ1 запоминается в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) индикатора 26. Истинный сдвиг фаз Δφ1, измеряемый в диапазоне частот, образует фазочастотную характеристику дополнительного смесителя 14.The value of the true phase shift Δφ 1 is stored in the random access memory (RAM) of the indicator 26. The true phase shift Δφ 1 , measured in the frequency range, forms the phase-frequency characteristic of the additional mixer 14.

После режима калибровки включается режим измерения и производится измерение испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты 22 (смесителя). Для этого все переключатели, кроме переключателя 23, устанавливаются в положение 2, т.е. реализуется схема измерения разности сдвигов фаз устройством, а шестой переключатель 23 устанавливается в положение 3.After the calibration mode, the measurement mode is switched on and the test of the four-terminal under test with a frequency converter 22 (mixer) is measured. For this, all switches, except switch 23, are set to position 2, i.e. a circuit for measuring the difference in phase shifts of the device is implemented, and the sixth switch 23 is set to position 3.

В этом случае сигнал ω1, разделенный первым делителем сигналов 4, подается на сигнальный (первый) вход испытуемого четырехполюсника 22 с преобразователем частоты и первый вход дополнительного смесителя 14, на вторые (гетеродинные) входы которых поступает сигнал с ГКЧ 2.In this case, the signal ω 1 , separated by the first signal splitter 4, is fed to the signal (first) input of the tested quadripole 22 with a frequency converter and the first input of the additional mixer 14, to the second (heterodyne) inputs of which a signal from GKCh 2 is supplied.

Образовавшиеся сигналы первой промежуточной частоты ω3 подаются с выхода испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты 22 на первый вход смесителя промежуточной частоты опорного канала 25, а с выхода дополнительного смесителя 14 - на первый вход смесителя промежуточной частоты измерительного канала 24. В смесителях промежуточной частоты измерительного 24 и опорного 25 каналов сигналы с частотой ω3 преобразуются в сигналы постоянной промежуточной частоты Ω, которые поступают с выхода смесителя 24 на вход измерительного канала, а с выхода смесителя 25 - на вход опорного канала индикатора 26. В индикаторе 26 происходит сравнение фазочастотных и амплитудно-частотных характеристик испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты 22 с аналогичными характеристиками дополнительного смесителя 14.The resulting signals of the first intermediate frequency ω 3 are fed from the output of the tested four-port with a frequency converter 22 to the first input of the intermediate frequency mixer of the reference channel 25, and from the output of the additional mixer 14 to the first input of the intermediate frequency mixer of the measuring channel 24. In the intermediate frequency mixers measuring 24 and reference 25 channels signals with a frequency of ω 3 are converted into signals of constant intermediate frequency Ω, which are received from the output of the mixer 24 to the input of the measuring channel, and with the output of the mixer 25 is to the input of the reference channel of the indicator 26. In the indicator 26, the phase-frequency and amplitude-frequency characteristics of the tested quadrupole are compared with the frequency converter 22 with similar characteristics of the additional mixer 14.

Ранее вычисленная и запомненная в ОЗУ индикатора 26 характеристика истинного сдвига фаз есть абсолютная фазочастотная характеристика дополнительного смесителя 14. Разность сдвигов фаз между испытуемым четырехполюсником с преобразователем частоты 22 и дополнительным смесителем 14, измеренная фазовым детектором индикатора 26, обрабатывается в нем путем сравнения с запомненной абсолютной фазочастотной характеристикой дополнительного смесителя 14 с учетом знаков и воспроизводится на экране индикатора 26 и регистрирующем табло в каждой частотной точке в виде фазочастотных характеристик и истинного значения сдвига фаз испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты 22.The characteristic of the true phase shift, previously calculated and stored in the RAM of indicator 26, is the absolute phase-frequency characteristic of the additional mixer 14. The difference in phase shifts between the tested four-terminal device with the frequency converter 22 and the additional mixer 14, measured by the phase detector of indicator 26, is processed in it by comparison with the stored absolute phase-frequency the characteristic of the additional mixer 14, taking into account the signs, is reproduced on the screen of the indicator 26 and the recording board in each part point in the form of phase-frequency characteristics and the true value of the phase shift of the tested quadrupole with a frequency converter 22.

Коэффициент передачи амплитудно-частотных характеристик испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты 22 измеряется аналогично.The transmission coefficient of the amplitude-frequency characteristics of the tested quadrupole with a frequency converter 22 is measured similarly.

Claims (1)

Устройство для наблюдения и измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразователем частоты, содержащее два генератора качающейся частоты, первые управляющие входы которых соединены с выходом блока управления, третьим входом индикатора и входом перестраиваемого генератора промежуточных частот, третий выход которого соединен с одним из входов второго фазового детектора, другой вход которого соединен с выходом второго смесителя фазовой автоподстройки частоты, один из входов которого соединен с выходом первого смесителя фазовой автоподстройки частоты и одним из входов первого фазового детектора, выход которого соединен с третьим входом первого генератора качающейся частоты, второй вход которого соединен с выходом второго фазового детектора, выход первого генератора качающейся частоты соединен с входом первого делителя сигналов и одним из входов первого смесителя фазовой автоподстройки частоты, другой вход которого соединен с выходом второго генератора качающейся частоты, который соединен с гетеродинными входами опорного смесителя, дополнительного смесителя и испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты, сигнальный вход которого соединен с одним из выходов первого делителя сигналов, другой выход которого соединен с входом второго делителя сигналов, первый выход которого через аттенюатор соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт которого через усилитель соединен с подвижным контактом четвертого переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с вторым выходом второго делителя сигналов, второй неподвижный контакт третьего переключателя соединен с первым неподвижным контактом четвертого переключателя, первый выход перестраиваемого генератора промежуточных частот соединен со вторым входом первого фазового детектора и входом третьего делителя сигналов, один из выходов которого соединен с вторым неподвижным контактом шестого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом пятого переключателя, второй неподвижный контакт соединен с вторым выходом третьего делителя сигналов, подвижный контакт пятого переключателя соединен с сигнальным входом опорного смесителя, второй выход перестраиваемого генератора промежуточных частот соединен с вторым входом второго смесителя фазовой автоподстройки частоты и гетеродинными входами смесителя промежуточной частоты опорного канала, сигнальный вход которого соединен с подвижным контактом шестого переключателя, третий неподвижный контакт которого соединен с выходом испытуемого четырехполюсника с преобразователем частоты, подвижный контакт второго переключателя соединен с сигнальным входом дополнительного смесителя, выход которого соединен с сигнальным входом смесителя промежуточной частоты измерительного канала, выход которого соединен с одним из входом индикатора, второй вход которого соединен с выходом смесителя промежуточной частоты опорного канала, выход индикатора соединен с входом решающего блока, отличающееся тем, что в него дополнительно введен полосовой перестраиваемый фильтр, сигнальный выход которого соединен с одним из входом опорного смесителя, сигнальный вход полосового перестраиваемого фильтра соединен с подвижным контактом третьего переключателя, управляющий вход полосового перестраиваемого фильтра соединен с блоком управления.A device for monitoring and measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-terminal devices with a frequency converter, containing two oscillating frequency generators, the first control inputs of which are connected to the output of the control unit, the third input of the indicator and the input of the tunable intermediate frequency generator, the third output of which is connected to one of the inputs a second phase detector, the other input of which is connected to the output of the second phase locked loop, one of whose inputs is connected n with the output of the first phase locked loop and one of the inputs of the first phase detector, the output of which is connected to the third input of the first oscillating frequency generator, the second input of which is connected to the output of the second phase detector, the output of the first oscillating frequency generator is connected to the input of the first signal splitter and one from the inputs of the first phase locked loop, the other input of which is connected to the output of the second oscillating frequency generator, which is connected to the heterodyne inputs of the reference a mixer, an additional mixer, and a test four-port with a frequency converter, the signal input of which is connected to one of the outputs of the first signal splitter, the other output of which is connected to the input of the second signal splitter, the first output of which is connected through the attenuator to the first fixed contact of the first switch, the movable contact of which through an amplifier connected to the movable contact of the fourth switch, the second fixed contact of which is connected to the second fixed contact of the second switch, the first fixed contact of which is connected to the second output of the second signal splitter, the second fixed contact of the third switch is connected to the first fixed contact of the fourth switch, the first output of the tunable intermediate frequency generator is connected to the second input of the first phase detector and the input of the third signal splitter, one of the outputs of which connected to the second fixed contact of the sixth switch, the first fixed contact of which is connected to the first fixed contact m of the fifth switch, the second fixed contact is connected to the second output of the third signal splitter, the movable contact of the fifth switch is connected to the signal input of the reference mixer, the second output of the tunable intermediate frequency generator is connected to the second input of the second phase-locked loop mixer and heterodyne inputs of the intermediate frequency mixer of the reference channel, the signal input of which is connected to the movable contact of the sixth switch, the third fixed contact of which is connected to the output ohm of the tested four-terminal with a frequency converter, the movable contact of the second switch is connected to the signal input of the additional mixer, the output of which is connected to the signal input of the mixer of the intermediate frequency of the measuring channel, the output of which is connected to one of the indicator input, the second input of which is connected to the output of the mixer of the intermediate frequency of the reference channel , the indicator output is connected to the input of the decisive unit, characterized in that a tunable bandpass filter is additionally introduced into it, with gnalny whose output is connected to one of the reference input of the mixer, a signal input bandpass tunable filter coupled to the movable contact of the third switch, the control input of the tunable bandpass filter is connected to the control unit.
RU2005107111/28A 2005-03-14 2005-03-14 Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer RU2276377C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005107111/28A RU2276377C1 (en) 2005-03-14 2005-03-14 Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005107111/28A RU2276377C1 (en) 2005-03-14 2005-03-14 Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2276377C1 true RU2276377C1 (en) 2006-05-10

Family

ID=36657233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005107111/28A RU2276377C1 (en) 2005-03-14 2005-03-14 Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2276377C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104267223A (en) * 2014-10-21 2015-01-07 云南电网公司普洱供电局 Low-voltage multi-frequency and amplitude mixed test source generating device
RU2646948C1 (en) * 2016-12-13 2018-03-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion up
RU2649861C1 (en) * 2016-12-13 2018-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104267223A (en) * 2014-10-21 2015-01-07 云南电网公司普洱供电局 Low-voltage multi-frequency and amplitude mixed test source generating device
RU2646948C1 (en) * 2016-12-13 2018-03-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion up
RU2649861C1 (en) * 2016-12-13 2018-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6529844B1 (en) Vector network measurement system
Nehring et al. Highly integrated 4–32-GHz two-port vector network analyzers for instrumentation and biomedical applications
RU2687850C1 (en) Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers
US7002335B2 (en) Method for measuring a three-port device using a two-port vector network analyzer
RU2276377C1 (en) Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer
US6608475B2 (en) Network analyzer using time sequenced measurements
JPH02181665A (en) Measurement of and compensation for measured frequency error for noise power meter
RU2310874C1 (en) Device for observing and measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of quadripoles with frequency transformer
RU2257592C1 (en) Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of quadripoles with frequency converter
CN108459203B (en) Ultra-wideband frequency-sweeping pulse power detection device and method
SU1661682A1 (en) Two-port amplitude-frequency and phase-frequency characteristics meter with frequency converter
RU2774501C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadrupoles
Sekine et al. 300-GHz band millimeter-wave spectrum measurement system with pre-selector
Bednorz Group delay and phase measurements at converters and multistage converters without LO access
RU2649861C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
RU2646948C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion up
RU2648746C1 (en) Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves
Woods et al. Improving group delay measurement accuracy using the FM envelope delay technique
RU2805381C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadripoles with frequency conversion
RU2099729C1 (en) Noise characteristics meter of superhigh and high-frequency transmitters
Widarta et al. Attenuation-measurement system in the frequency range of 18–40 GHz
SU1788479A1 (en) Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of two-port networks
RU2682079C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
CN216649701U (en) Down-conversion channel group delay test calibration device
SU1704105A2 (en) Apparatus for measuring amplitude-frequency and phase- frequency characteristics of the four-terminal networks

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120315