RU2524049C1 - Device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion - Google Patents

Device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion Download PDF

Info

Publication number
RU2524049C1
RU2524049C1 RU2013106594/28A RU2013106594A RU2524049C1 RU 2524049 C1 RU2524049 C1 RU 2524049C1 RU 2013106594/28 A RU2013106594/28 A RU 2013106594/28A RU 2013106594 A RU2013106594 A RU 2013106594A RU 2524049 C1 RU2524049 C1 RU 2524049C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
input
output
mixer
generator
Prior art date
Application number
RU2013106594/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Станиславович Коротков
Антон Сергеевич Левченко
Дмитрий Николаевич Мильченко
Даниил Русланович Фролов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "КубГУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "КубГУ")
Priority to RU2013106594/28A priority Critical patent/RU2524049C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2524049C1 publication Critical patent/RU2524049C1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion comprises a test microwave four-terminal device, a device for measuring parameters of microwave four-terminal devices which consists of a microwave test signal generator, a first switch and a matched load connected to said switch, a microwave heterodyne, first, second, third and fourth directional couplers, a vector voltmeter with an output contact, first and second ports, a test microwave mixer, a reference microwave mixer and a microwave generator. The device further includes a phase-locked-loop frequency control mixer, first and second intermediate frequency mixers, second, third and fourth switches, a reference frequency generator, a comparator and a computer, which, along with the test microwave mixer, the reference microwave mixer and the microwave generator, form a double-channel superheterodyne receiver. Connections of the new elements with each other and elements common with the prototype together form a device which enables to determine absolute complex transmission and reflection coefficients of a test microwave mixer without switching and reconnections in microwave circuits.
EFFECT: high measurement accuracy.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при измерении абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты (СВЧ-смесителей).The invention relates to the field of radio measurements and can be used to measure the absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion (microwave mixers).

Известны устройства для измерения комплексных (модуля и фазы) коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ, в зарубежной литературе именуемые векторными анализаторами цепей, которые в дальнейшем будем называть измерителями параметров четырехполюсников СВЧ. (Абубакиров Б.А., Гудков К.Г., Нечаев Э.В. Измерение параметров радиотехнических цепей. М.: Радио и связь, 1984 г., с.118, рис. 3.49). Измеритель параметров четырехполюсников СВЧ состоит из генератора испытательных СВЧ-сигналов, когерентного с ним СВЧ-гетеродина, двух рефлектометров, каждый из которых содержит пару направленных ответвителей, включенных встречно. А также векторного вольтметра, имеющего четыре входа, на каждый из которых подаются сигналы со вторичных каналов направленных ответвителей, преобразованные в промежуточную частоту, образованную как разность между частотой испытательного СВЧ-сигнала и сигнала СВЧ-гетеродина. Измеритель параметров четырехполюсников СВЧ состоит из двух отдельных трактов СВЧ, в каждый из которых включен рефлектометр, что позволяет измерять все четыре комплексных параметра матрицы рассеяния испытуемого четырехполюсника.Known devices for measuring complex (module and phase) transmission and reflection coefficients of microwave quadrupole, in the foreign literature referred to as vector network analyzers, which in the future will be called the parameters of the microwave quadrupole. (Abubakirov B.A., Gudkov K.G., Nechaev E.V. Measurement of parameters of radio engineering circuits. M: Radio and communication, 1984, p.118, Fig. 3.49). The microwave four-terminal parameter meter consists of a generator of test microwave signals, a microwave local oscillator coherent with it, two reflectometers, each of which contains a pair of directional couplers connected in the opposite direction. As well as a vector voltmeter having four inputs, each of which receives signals from the secondary channels of the directional couplers, converted to an intermediate frequency formed as the difference between the frequency of the test microwave signal and the microwave local oscillator signal. The microwave four-terminal parameter meter consists of two separate microwave paths, each of which includes an OTDR, which allows you to measure all four complex parameters of the scattering matrix of the tested four-terminal.

Сами по себе такие устройства не позволяют измерять комплексные параметры СВЧ-смесителей, а зачастую являются составной частью сложного устройства для измерения таких параметров. Особые трудности вызывают измерения истинного сдвига фаз, вносимого СВЧ-смесителем в сигнал промежуточной частоты в процессе гетеродинного преобразования его входного СВЧ-сигнала, так как эти сигналы лежат в разных диапазонах частот и, следовательно, измерение их сдвига фаз обычными способами невозможно.By themselves, such devices do not allow measuring the complex parameters of microwave mixers, and are often part of a complex device for measuring such parameters. Of particular difficulty is the measurement of the true phase shift introduced by the microwave mixer into the intermediate frequency signal during the heterodyne conversion of its input microwave signal, since these signals lie in different frequency ranges and, therefore, it is impossible to measure their phase shift by conventional methods.

Известно устройство для определения коэффициентов передачи преобразователей частоты, использующее обратное гетеродинное преобразование частоты. Данное устройство состоит из измерителя параметров четырехполюсников СВЧ, испытуемого и двух опорных смесителей. С его помощью измеряют суммарный коэффициент передачи и сдвиг фаз испытуемого и первого опорного СВЧ-смесителей, испытуемого и второго опорного СВЧ-смесителей, первого и второго опорного СВЧ-смесителей. Затем решают систему из трех уравнений и вычисляют абсолютные коэффициент передачи и сдвиг фаз испытуемого СВЧ-смесителя (пат. РФ №2029966, МПК G01R 27/28, пат. США №5,937,006, МПК Н04В 3/46, пат. США №6,064,694 МПК, Н04В 3/46).A device for determining the transmission coefficients of frequency converters using the inverse heterodyne frequency conversion. This device consists of a microwave quadrupole parameter meter, a test one, and two reference mixers. With it, the total transmission coefficient and phase shift of the test and the first reference microwave mixers, the test and second reference microwave mixers, the first and second reference microwave mixers are measured. Then solve a system of three equations and calculate the absolute transfer coefficient and phase shift of the tested microwave mixer (US Pat. RF No. 2029966, IPC G01R 27/28, US Pat. No. 5,937,006, IPC Н04В 3/46, US Pat. No. 6,064,694 IPC, HB04 3/46).

Известно устройство для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников СВЧ с преобразованием частоты, состоящее из измерительного фазового моста, в который входят испытуемый и один опорный смесители. Данное устройство позволяет определять общий коэффициент передачи и сдвиг фаз испытуемого и опорного СВЧ-смесителей, включенных сначала последовательно, а затем параллельно. Далее решают систему из двух уравнений и вычисляют абсолютные коэффициент передачи и сдвиг фаз испытуемого СВЧ-смесителя (а.с. СССР №1475347, МПК G01R 27/28, а.с. СССР №1538149, МПК G01R 27/28).A device for measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of a four-port microwave with frequency conversion, consisting of a measuring phase bridge, which includes the test and one reference mixer. This device allows you to determine the overall transmission coefficient and phase shift of the test and reference microwave mixers, connected first in series and then in parallel. Next, a system of two equations is solved and the absolute transfer coefficient and phase shift of the tested microwave mixer are calculated (AS USSR No. 1475347, IPC G01R 27/28, USSR AS No. 1538149, IPC G01R 27/28).

Однако описанные выше устройства предполагают выполнение как минимум шести соединений и разъединений в СВЧ-трактах при проведении процедуры измерений, что вносит в измерения существенные погрешности из-за неидентичности механических соединений СВЧ-трактов. Особенно сильно данные погрешности влияют на измерение сдвигов фаз.However, the devices described above require at least six connections and disconnections in the microwave paths during the measurement procedure, which introduces significant errors into the measurements due to the non-identical mechanical connections of the microwave paths. Especially strongly, these errors affect the measurement of phase shifts.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является описанное в пат. США №7,415,373 МПК G01R 23/00, фиг.1, устройство для измерения параметров преобразователей частоты, состоящее из измерителя параметров четырехполюсников СВЧ, испытуемого и опорного СВЧ-смесителя и СВЧ-генератора. В данном устройстве испытуемый и опорный СВЧ-смесители, включенные последовательно, присоединены к портам измерителя параметров четырехполюсников СВЧ и имеют общий гетеродин, роль которого выполняет СВЧ-генератор. Такое соединение, при условии, что известны параметры опорного СВЧ-смесителя, позволяет измерять комплексные коэффициенты передачи и отражения испытуемого СВЧ-смесителя без каких-либо переключений в СВЧ-трактах.The closest in technical essence to the proposed device is described in US Pat. US No. 7,415,373 IPC G01R 23/00, FIG. 1, a device for measuring the parameters of frequency converters, consisting of a four-terminal parameter meter microwave, the test and reference microwave mixer and microwave generator. In this device, the test and reference microwave mixers, connected in series, are connected to the ports of the four-terminal microwave parameter meter and have a common local oscillator, the role of which is played by the microwave generator. Such a connection, provided that the parameters of the reference microwave mixer are known, makes it possible to measure the complex transmission and reflection coefficients of the tested microwave mixer without any switching in the microwave paths.

Однако данное устройство имеет ограниченные возможности, т.к. позволяет измерять лишь относительные комплексные параметры испытуемого СВЧ-смесителя. Им не измерить истинные (абсолютные) комплексные коэффициенты передачи и отражения испытуемого СВЧ-смесителя, включая его абсолютный истинный сдвиг фаз.However, this device has limited capabilities, as Allows you to measure only the relative complex parameters of the tested microwave mixer. They cannot measure the true (absolute) complex transmission and reflection coefficients of the tested microwave mixer, including its absolute true phase shift.

Техническим результатом является повышение точности измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ.The technical result is to increase the accuracy of measuring complex transmission and reflection coefficients of the microwave.

Для достижения технического результата предлагается устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты, содержащее испытуемый СВЧ-четырехполюсник, измеритель параметров четырехполюсников СВЧ, состоящий из генератора испытательных СВЧ-сигналов, первого переключателя и связанной с ним согласованной нагрузки, СВЧ-гетеродина, первого, второго, третьего, четвертого направленных ответвителей, векторного вольтметра с выходным контактом, первого и второго портов, испытуемого СВЧ-смесителя, опорного СВЧ-смесителя, СВЧ-генератора. В это устройство дополнительно введены смеситель фазовой автоподстройки частоты, фазовый детектор, первый и второй смесители промежуточной частоты, второй, третий, четвертый переключатели, генератор опорных частот, компаратор и компьютер, образующие вместе с испытуемым СВЧ-смесителем, опорным СВЧ-смесителем и СВЧ-генератором двухканальный супергетеродинный приемник. Выход генератора испытательных СВЧ-сигналов соединен с подвижным контактом первого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен со входом основного канала первого направленного ответвителя, выход которого соединен со входом основного канала третьего направленного ответвителя, выход которого соединен с первым портом, который соединен с первым входом испытуемого СВЧ-смесителя. Первый вход опорного СВЧ-смесителя соединен со вторым портом, соединенным с выходом основного канала четвертого направленного ответвителя, вход которого соединен с выходом основного канала второго направленного ответвителя, вход которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя. В зависимости от положения подвижного контакта первого переключателя к его неподвижным контактам подсоединяется согласованная нагрузка. Выходы вторичных каналов первого, второго, третьего и четвертого направленных ответвителей соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами векторного вольтметра соответственно, пятый вход которого соединен с СВЧ-гетеродином, при этом вторые входы испытуемого и опорного СВЧ-смесителей одновременно соединены с выходом СВЧ-генератора. Выход векторного вольтметра соединен с выходным контактом. Выход испытуемого СВЧ-смесителя соединен с подвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом четвертого переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом третьего переключателя, подвижный контакт которого соединен с выходом опорного СВЧ-смесителя. Второй вход опорного СВЧ-смесителя соединен со вторым входом испытуемого СВЧ-смесителя, выходом СВЧ-генератора и со вторым входом смесителя фазовой автоподстройки частоты, первый вход которого соединен с выходом генератора испытательных СВЧ-сигналов. Выход смесителя фазовой автоподстройки частоты соединен с первым входом фазового детектора и первым входом первого смесителя промежуточной частоты, выход которого соединен со вторым входом компаратора, первый вход которого соединен с выходом второго смесителя промежуточной частоты, первый вход которого соединен с подвижным контактом четвертого переключателя, а второй его вход соединен со вторым выходом генератора опорных частот и вторым входом первого смесителя промежуточной частоты. Первый выход генератора опорных частот соединен со вторым входом фазового детектора, выход которого соединен со входом СВЧ-генератора, вторые неподвижные контакты второго и третьего переключателей соединены между собой, выход компаратора соединен со вторым входом компьютера, первый вход которого соединен с выходным контактом векторного вольтметра. В зависимости от типа проводимых измерений возможно от первого и второго портов отсоединять двухканальный супергетеродинный приемник, а вместо него присоединять испытуемый СВЧ-четырехполюсник.To achieve a technical result, a device is proposed for measuring the absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion, containing the tested microwave four-terminal device, a microwave four-terminal parameter meter, consisting of a test microwave signal generator, a first switch and associated matched load, microwave - heterodyne, first, second, third, fourth directional couplers, vector voltmeter with output contact, first and second ports, isp a removable microwave mixer, a microwave reference mixer, a microwave generator. An additional phase locked loop mixer, a phase detector, first and second intermediate frequency mixers, a second, third, fourth switch, a reference frequency generator, a comparator and a computer, which together with the tested microwave mixer, a microwave reference mixer and a microwave generator two-channel superheterodyne receiver. The output of the test microwave signal generator is connected to the movable contact of the first switch, the first fixed contact of which is connected to the input of the main channel of the first directional coupler, the output of which is connected to the input of the main channel of the third directional coupler, the output of which is connected to the first port, which is connected to the first input of the test Microwave mixer. The first input of the microwave reference mixer is connected to a second port connected to the output of the main channel of the fourth directional coupler, the input of which is connected to the output of the main channel of the second directional coupler, the input of which is connected to the second fixed contact of the first switch. Depending on the position of the movable contact of the first switch, a matched load is connected to its fixed contacts. The outputs of the secondary channels of the first, second, third and fourth directional couplers are connected to the first, second, third and fourth inputs of the vector voltmeter, respectively, the fifth input of which is connected to the microwave local oscillator, while the second inputs of the test and reference microwave mixers are simultaneously connected to the microwave output -generator. The output of the vector voltmeter is connected to the output contact. The output of the tested microwave mixer is connected to the movable contact of the second switch, the first fixed contact of which is connected to the first fixed contact of the fourth switch, the second fixed contact of which is connected to the first fixed contact of the third switch, the movable contact of which is connected to the output of the reference microwave mixer. The second input of the reference microwave mixer is connected to the second input of the tested microwave mixer, the output of the microwave generator and the second input of the phase locked loop, the first input of which is connected to the output of the test microwave signal generator. The output of the phase locked loop is connected to the first input of the phase detector and the first input of the first intermediate frequency mixer, the output of which is connected to the second input of the comparator, the first input of which is connected to the output of the second intermediate frequency mixer, the first input of which is connected to the movable contact of the fourth switch, and the second its input is connected to the second output of the reference frequency generator and the second input of the first intermediate frequency mixer. The first output of the reference frequency generator is connected to the second input of the phase detector, the output of which is connected to the input of the microwave generator, the second fixed contacts of the second and third switches are interconnected, the output of the comparator is connected to the second input of the computer, the first input of which is connected to the output contact of the vector voltmeter. Depending on the type of measurements being taken, it is possible to disconnect the two-channel superheterodyne receiver from the first and second ports, and to connect the test microwave four-terminal device instead.

Первые и вторые разъемы всех четырех направленных ответвителей являются в зависимости от положения подвижного контакта первого переключателя входами либо выходами их основных каналов.The first and second connectors of all four directional couplers are inputs or outputs of their main channels, depending on the position of the movable contact of the first switch.

Отличительными признаками предлагаемого устройства для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты являются введенные в него: смеситель фазовой автоподстройки частоты, фазовый детектор, генератор опорных частот, второго, третьего и четвертого переключателей, первого и второго смесителей промежуточной частоты, компаратор и компьютер. Связи вновь введенных элементов между собой и общими с прототипом элементами в совокупности образуют устройство, позволяющее определять абсолютные комплексные коэффициенты передачи и отражения испытуемого СВЧ-смесителя без выполнения переключений и переподсоединений в СВЧ-трактах, за счет чего увеличивается точность измерений.Distinctive features of the proposed device for measuring the absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion are introduced into it: phase-locked loop, phase detector, reference frequency generator, second, third and fourth switches, first and second intermediate frequency mixers, comparator and computer. The connections of the newly introduced elements with each other and with the elements common with the prototype together form a device that allows you to determine the absolute complex transfer and reflection coefficients of the tested microwave mixer without performing switching and reconnecting in the microwave paths, thereby increasing the accuracy of measurements.

На фиг. представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты.In FIG. presents a block diagram of the proposed device for measuring the absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion.

Устройство для измерения параметров преобразователей частоты состоит из измерителя параметров четырехполюсников СВЧ 1 и двухканального супергетеродинного приемника 2. В состав измерителя параметров четырехполюсников СВЧ 1 входят: генератор испытательных СВЧ-сигналов 3, первый переключатель 4 и связанная с ним согласованная нагрузка 5, СВЧ-гетеродин 6, первый направленный ответвитель 7, второй направленный ответвитель 8, векторный вольтметр 9, третий направленный ответвитель 10, четвертый направленный ответвитель 11, выходной контакт 12 векторного вольтметра 9, первый порт 13, второй порт 14. Между измерителем параметров четырехполюсников 1 и двухканальным супергетеродинным приемником 2 расположен испытуемый СВЧ-четырехполюсник 15. В состав двухканального супергетеродинного приемника 2 входят испытуемый СВЧ-смеситель 16, опорный СВЧ-смеситель 17, смеситель фазовой автоподстройки частоты 18, СВЧ-генератор 19, фазовый детектор 20, первый смеситель промежуточной частоты 21, второй переключатель 22, третий переключатель 23, четвертый переключатель 24, второй смеситель промежуточной частоты 25, генератор опорных частот 26, компьютер 27, компаратор 28.A device for measuring the parameters of frequency converters consists of a four-terminal parameter meter of microwave 1 and a two-channel superheterodyne receiver 2. The four-terminal parameter meter of microwave 1 includes: a generator of test microwave signals 3, a first switch 4 and its associated load 5, microwave oscillator 6 , first directional coupler 7, second directional coupler 8, vector voltmeter 9, third directional coupler 10, fourth directional coupler 11, output terminal 12 vect the voltmeter 9, the first port 13, the second port 14. Between the four-terminal parameter meter 1 and the two-channel superheterodyne receiver 2 there is a test microwave four-terminal 15. The two-channel superheterodyne receiver 2 includes a test microwave mixer 16, a reference microwave mixer 17, a phase mixer self-tuning frequency 18, microwave generator 19, phase detector 20, first intermediate frequency mixer 21, second switch 22, third switch 23, fourth switch 24, second intermediate frequency mixer 25, reference frequency generator 26, computer 27, comparator 28.

Выход генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 соединен с подвижным контактом первого переключателя 4, первый неподвижный контакт которого соединен со входом один основного канала первого направленного ответвителя 7, выход два которого соединен со входом один основного канала третьего направленного ответвителя 10, выход два которого соединен с первым портом 13. Второй неподвижный контакт первого переключателя 4 соединен со входом один основного канала направленного ответвителя 8, выход два которого соединен со входом один основного канала четвертого направленного ответвителя 11, выход два которого соединен со вторым портом 14. Выходы три вторичных каналов первого 7, второго 8, третьего 10, четвертого 11 направленных ответвителей соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим и четвертым входами векторного вольтметра 9, пятый 5 вход которого соединен с выходом СВЧ-гетеродина 6. Выход векторного вольтметра 9 соединен с выходным контактом 12. Первый порт 13 двухканального супергетеродинного приемника 2 соединен с первым входом испытуемого СВЧ-смесителя 16, выход три которого соединен с подвижным контактом второго переключателя 22, первый неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом четвертого переключателя 24. Второй неподвижный контакт второго переключателя 22 соединен со вторым неподвижным контактом третьего переключателя 23, подвижный контакт которого соединен с выходом три опорного СВЧ смесителя 17, первый вход которого соединен со вторым портом 14. Второй вход опорного СВЧ смесителя 17 соединен со вторым входом испытуемого СВЧ смесителя 16, выходом СВЧ-генератора 19 и вторым входом смесителя фазовой автоподстройки частоты 18, первый вход которого соединен с выходом генератора испытательных СВЧ-сигналов 3. Выход три смесителя фазовой автоподстройки частоты 18 соединен с первым входом фазового детектора 20 и первым входом первого смесителя промежуточной частоты 21, выход три которого соединен со вторым входом компаратора 28, первый вход которого соединен с выходом три второго смесителя промежуточной частоты 25, второй вход которого соединен со вторым выходом генератора опорных частот 26 и вторым входом первого смесителя промежуточной частоты 21. Первый вход смесителя промежуточной частоты 25 соединен с подвижным контактом четвертого переключателя 24. Первый выход генератора опорных частот 26 соединен со вторым входом фазового детектора 20, выход которого соединен со входом СВЧ-генератора 19. Выход компаратора 28 соединен со вторым входом компьютера 27, первый вход которого соединен с выходом векторного вольтметра 9 через выходной контакт 12.The output of the test microwave signal generator 3 is connected to the movable contact of the first switch 4, the first fixed contact of which is connected to the input of one main channel of the first directional coupler 7, the output of which two is connected to the input of one main channel of the third directional coupler 10, the output of which is connected to the first port 13. The second fixed contact of the first switch 4 is connected to the input of one main channel of the directional coupler 8, the output of two of which is connected to the input of one main channel the fourth directional coupler 11, the two output of which is connected to the second port 14. The outputs of the three secondary channels of the first 7, second 8, third 10, fourth 11 directional couplers are connected, respectively, with the first, second, third and fourth inputs of the vector voltmeter 9, fifth 5 the input of which is connected to the output of the microwave local oscillator 6. The output of the vector voltmeter 9 is connected to the output terminal 12. The first port 13 of the two-channel superheterodyne receiver 2 is connected to the first input of the tested microwave mixer 16, the output of which is three inen with the movable contact of the second switch 22, the first fixed contact of which is connected to the first fixed contact of the fourth switch 24. The second fixed contact of the second switch 22 is connected to the second fixed contact of the third switch 23, the movable contact of which is connected to the output of the three reference microwave mixer 17, the first input which is connected to the second port 14. The second input of the reference microwave mixer 17 is connected to the second input of the tested microwave mixer 16, the output of the microwave generator 19 and the second input mixes spruce phase locked loop 18, the first input of which is connected to the output of the test microwave signal generator 3. The output of three phase locked loop 18 is connected to the first input of the phase detector 20 and the first input of the first intermediate frequency mixer 21, the three output of which is connected to the second input of the comparator 28, the first input of which is connected to the output of three second intermediate frequency mixer 25, the second input of which is connected to the second output of the reference frequency generator 26 and the second input of the first mixer the exact frequency 21. The first input of the intermediate frequency mixer 25 is connected to the movable contact of the fourth switch 24. The first output of the reference frequency generator 26 is connected to the second input of the phase detector 20, the output of which is connected to the input of the microwave generator 19. The output of the comparator 28 is connected to the second input of the computer 27, the first input of which is connected to the output of the vector voltmeter 9 through the output terminal 12.

Смеситель фазовой автоподстройки частоты 18, СВЧ-генератор 19, фазовый детектор 20, генератор опорных частот 26, связанные между собой так, как это описано выше, образуют систему фазовой автоподстройки частоты.The phase locked loop 18, the microwave generator 19, the phase detector 20, the reference frequency generator 26, interconnected as described above, form a phase locked loop.

Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты работает следующим образом.A device for measuring the absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion is as follows.

Перед началом измерений проводят калибровку измерителя параметров СВЧ четырехполюсников 1 согласно одной из существующих методик, например (Agilent Application Note 1287-3 "Applying Error Correction to Network Analyzer Measurements").Before starting measurements, calibrate the microwave parameter meter of the four-terminal 1 according to one of the existing methods, for example (Agilent Application Note 1287-3 "Applying Error Correction to Network Analyzer Measurements").

После калибровки измеряют произведение коэффициентов передачи и сумму фазовых сдвигов последовательно включенных испытуемого 16 и опорного 17 СВЧ-смесителей следующим образом. Испытательный СВЧ-сигнал с частотой f1 от генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 через переключатель 4 в первом положении его подвижного контакта, через основные каналы направленных ответвителей 7 и 10 и первый порт 13 подают на первый (сигнальный) вход испытуемого смесителя 16, на второй (гетеродинный) вход которого поступает СВЧ-сигнал с частотой f2 от СВЧ-генератора 19, выполняющего функцию гетеродина. Образованный в результате гетеродинного преобразования частоты сигнал разностной первой промежуточной частоты fПЧ1=f1-f2 в испытуемом СВЧ-смесителе 16 с его выхода три через переключатели 22 и 23 во втором положении их подвижных контактов, подают на выход три используемый как вход, опорного СВЧ-смесителя 17. В опорном СВЧ-смесителе 17, в результате сложения сигнала первой промежуточной частоты fПЧ1 с сигналом от СВЧ-генератора 19 с частотой f2, поступающим на второй вход опорного СВЧ-смесителя 17, получают сигнал, равный по частоте испытуемому СВЧ-сигналу f1, где f1=fПЧ1+f2=(f1-f2)+f2 на первом входе, используемом как выход СВЧ-смесителя 17. Этот сигнал с частотой f1 подают через второй порт 14 и основные каналы направленных ответвителей 11 и 8 на второй неподвижный контакт переключателя 4, к которому присоединяют согласованную нагрузку 5. На основании того, что испытуемый СВЧ-смеситель 16, имеющий фазовый сдвиг φ16, и опорный СВЧ-смеситель 17, имеющий фазовый сдвиг φ17, соединены последовательно, их фазовые сдвиги складываются. В результате чего получают общий фазовый сдвиг Σφ=φ1617 между первым 13 и вторым 14 портами измерителя параметров четырехполюсников СВЧ 1. Аналогично перемножают коэффициенты передачи испытуемого СВЧ-смесителя 16, К16 и опорного СВЧ-смесителя 17, К17. В результате этого получают общий коэффициент передачи ΣK=K16K17 (общие потери преобразования). Величину общего сдвига фаз Σφ и общих потерь преобразования ΣK между первым 13 и вторым 14 портами регистрируют по разности сдвигов фаз и отношению амплитуд сигналов, поступающих со вторичных каналов первого направленного ответвителя 7 и четвертого направленного ответвителя 11 на первый и четвертый векторного вольтметра 9. Результаты измерений общего коэффициента передачи ΣK и общего сдвига фаз Σφ с выхода векторного вольтметра 9 через контакт 12 подают на первый вход компьютера 27, где их фиксируют (записывают в его память).After calibration, measure the product of the transmission coefficients and the sum of the phase shifts of the test 16 and the reference 17 microwave mixers connected in series as follows. The test microwave signal with a frequency f 1 from the generator of the test microwave signals 3 through the switch 4 in the first position of its movable contact, through the main channels of the directional couplers 7 and 10 and the first port 13 is fed to the first (signal) input of the tested mixer 16, to the second (heterodyne) input which receives a microwave signal with a frequency f 2 from a microwave generator 19, which performs the function of a local oscillator. The signal of the differential first intermediate frequency f IF1 = f 1 -f 2 formed as a result of a heterodyne frequency conversion in the tested microwave mixer 16 from its output three through switches 22 and 23 in the second position of their movable contacts, three output used as input, the reference Microwave mixer 17. In the reference microwave mixer 17, as a result of adding the signal of the first intermediate frequency f IF 1 with the signal from the microwave generator 19 with a frequency f 2 supplied to the second input of the reference microwave mixer 17, receive a signal equal in frequency to the test NE The f-signal f 1 , where f 1 = f IF1 + f 2 = (f 1 -f 2 ) + f 2 at the first input used as the output of the microwave mixer 17. This signal with a frequency of f 1 is fed through the second port 14 and the main channels of the directional couplers 11 and 8 to the second fixed contact of the switch 4, to which a matched load 5 is connected. Based on the fact that the tested microwave mixer 16 having a phase shift φ 16 , and the reference microwave mixer 17 having a phase shift φ 17 are connected in series, their phase shifts add up. As a result, a total phase shift Σφ = φ 16 + φ 17 is obtained between the first 13 and second 14 ports of the four-terminal microwave parameter meter 1. The transmission coefficients of the tested microwave mixer 16, K 16 and the reference microwave mixer 17, K 17 are similarly multiplied. As a result of this, a common transmission coefficient ΣK = K 16 K 17 (total conversion loss) is obtained. The magnitude of the total phase shift Σφ and the total conversion loss ΣK between the first 13 and second 14 ports are recorded by the difference in phase shifts and the ratio of the amplitudes of the signals coming from the secondary channels of the first directional coupler 7 and the fourth directional coupler 11 to the first and fourth vector voltmeter 9. Measurement results the total transfer coefficient ΣK and the total phase shift Σφ from the output of the vector voltmeter 9 are fed through contact 12 to the first input of the computer 27, where they are fixed (recorded in its memory).

Величину первой промежуточной частоты fПЧ1 в процессе измерений поддерживают постоянной с помощью системы фазовой автоподстройки частоты. Величина первой переменной промежуточной частоты fПЧ1 задается с помощью генератора опорных частот 26 и может быть выбрана любой в пределах рабочего диапазона генератора опорных частот 26, который в свою очередь определяется условиями эксплуатации. Генератор опорных частот 26 одновременно с сигналом первой переменной промежуточной частоты fПЧ1 вырабатывает сигнал второй промежуточной частоты fПЧ2, постоянно сдвинутый относительно сигнала первой промежуточной частоты на величину третьей постоянной промежуточной частоты fПЧ3, когерентной с сигналом первой и второй промежуточной частоты и равной fПЧ3=fПЧ1-fПЧ2, величина которой стабилизирована кварцевым резонатором (на фиг. не показано), являющимся неотъемлемой частью генератора опорных частот 26. Система фазовой автоподстройки частоты работает следующим образом. На первый вход смесителя фазовой автоподстройки частоты 18 подают часть испытательного СВЧ-сигнала с частотой f1 от генератора испытательных СВЧ-сигналов 3, а на второй вход этого смесителя 18 поступает сигнал с выхода генератора СВЧ-сигналов 19. Сигнал с выхода три смесителя фазовой автоподстройки частоты 18, равный разности частот f1-f2 генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 и генератора СВЧ 19 подают на первый вход фазового детектора 20, на второй вход которого поступает сигнал с первого выхода генератора опорных частот 26. Сигнал ошибки с выхода фазового детектора 20 подают на вход СВЧ-генератора 19, в результате чего его частота f2 следует за изменениями частоты f1 испытательного СВЧ-сигнала генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 так, что разность между частотами f1 и f2 с точностью до фазы равна выбранной первой промежуточной частоте fПЧ1. Даже при качании генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 в диапазоне частот разность между его частотой и частотой СВЧ-генератора 19 благодаря системе фазовой автоподстройки частоты будет оставаться постоянной и равной выбранной первой промежуточной частоте fПЧ1.The value of the first intermediate frequency fIF1 during the measurements, they are kept constant by means of a phase locked loop. The value of the first variable intermediate frequency fIF1 is set using the reference frequency generator 26 and can be selected any within the operating range of the reference frequency generator 26, which in turn is determined by the operating conditions. The reference frequency generator 26 simultaneously with the signal of the first variable intermediate frequency fIF1 produces a signal of the second intermediate frequency fIF2continuously shifted relative to the signal of the first intermediate frequency by the value of the third constant intermediate frequency fFC3coherent with the signal of the first and second intermediate frequency and equal to fFC3= fIF1-fIF2, the value of which is stabilized by a quartz resonator (not shown in Fig.), which is an integral part of the reference frequency generator 26. The phase-locked loop operates as follows. At the first input of the phase locked loop 18, part of the test microwave signal with a frequency fone from the generator of the microwave test signals 3, and the second input of this mixer 18 receives a signal from the output of the microwave signal generator 19. The signal from the output of the three phase locked loop mixer 18, equal to the frequency difference fone-f2 the microwave test signal generator 3 and the microwave generator 19 are fed to the first input of the phase detector 20, the second input of which receives a signal from the first output of the reference frequency generator 26. An error signal from the output of the phase detector 20 is fed to the input of the microwave generator 19, as a result of which its frequency f2 follows changes in frequency fone test microwave signal generator test microwave signals 3 so that the difference between the frequencies fone and f2 accurate to phase equal to the selected first intermediate frequency fIF1. Even when the oscillator of the test microwave signal 3 oscillates in the frequency range, the difference between its frequency and the frequency of the microwave generator 19 due to the phase-locked loop will remain constant and equal to the selected first intermediate frequency fIF1.

Затем определяют отношение коэффициентов передачи и разность фазовых сдвигов испытуемого 16 и опорного 17 СВЧ-смесителей. Для этого измерения производят путем сравнения амплитуды и фазы испытательного сигнала с выхода три второго смесителя промежуточной частоты 25, образованного в результате двойного преобразования частоты испытательного СВЧ-сигнала сначала от испытуемого 16, а затем опорного 17 СВЧ-смесителей, с опорным сигналом третьей промежуточной частоты fПЧ3 в компараторе 28, с последующим вычислением отношения коэффициентов передачи и разности фазовых сдвигов испытуемого 16 и опорного 17 СВЧ-смесителей в компьютере 27.Then determine the ratio of the transmission coefficients and the phase difference of the test 16 and the reference 17 microwave mixers. To do this, measurements are made by comparing the amplitude and phase of the test signal from the output of three second mixers of intermediate frequency 25, formed as a result of double frequency conversion of the test microwave signal first from the test 16, and then the reference 17 microwave mixers, with the reference signal of the third intermediate frequency f IF3 in the comparator 28, with the subsequent calculation of the ratio of the transmission coefficients and the difference of the phase shifts of the test 16 and the reference 17 microwave mixers in the computer 27.

Двойное преобразование частоты применяют для того, чтобы сигнал первой переменной промежуточной частоты fПЧ1 преобразовать в сигнал третьей постоянной промежуточной частоты fПЧ3 и сравнение сдвигов фаз и разности амплитуд, с целью уменьшения погрешности измерений, проводить на постоянной, относительно низкой промежуточной частоте. Опорный сигнал третьей промежуточной частоты fПЧ3 получают из испытательного СВЧ-сигнала, с выхода генератора испытательных СВЧ-сигналов 3, путем двойного преобразования его частоты, сначала в первую промежуточную частоту fПЧ1 в смесителе фазовой автоподстройки частоты 18, а затем в третью промежуточную частоту fПЧ3 в первом смесителе промежуточной частоты 21, сигнал которой подают на второй вход компаратора 28.Double frequency conversion is used to convert the signal of the first variable intermediate frequency f IF1 into a signal of the third constant intermediate frequency f IF3 and to compare phase shifts and amplitude differences in order to reduce the measurement error at a constant, relatively low intermediate frequency. The reference signal of the third intermediate frequency f IF3 is obtained from the test microwave signal from the output of the test microwave signal generator 3 by double converting its frequency, first to the first intermediate frequency f IF1 in the phase locked loop mixer 18, and then to the third intermediate frequency f IF3 in the first intermediate frequency mixer 21, the signal of which is fed to the second input of the comparator 28.

Испытательный сигнал первой переменной промежуточной частоты fПЧ1 подают сначала с выхода три испытуемого СВЧ-смесителя 16 на первый вход второго смесителя промежуточной частоты 25 в первом положении подвижного контакта третьего переключателя 22 и первом положении подвижного контакта четвертого переключателя 24, при измерении коэффициента передачи и сдвига фаз испытуемого СВЧ-смесителя 16. Затем испытательный сигнал первой переменной промежуточной частоты fПЧ1 c выхода три опорного СВЧ-смесителя 17 на первый вход второго смесителя промежуточной частоты 25, в первом положении подвижного контакта третьего переключателя 23 и втором положении подвижного контакта четвертого переключателя 24, при измерении коэффициента передачи и сдвига фаз опорного СВЧ-смесителя 17. Подвижные контакты второго 22 и третьего 23 переключателей переводят в первое положение. Учитывая, что после калибровки измерителя комплексных параметров СВЧ четырехполюсников 1 уровни амплитуд и разности фаз между его портами 13 и 14 равны между собой приписывают порту 13 амплитуду сигнала U13, а порту 14 амплитуду сигнала U14 и U13=U14. Обозначают модуль коэффициента передачи испытуемого СВЧ-смесителя K16, его истинный сдвиг фаз φ16, модуль коэффициента передачи опорного СВЧ-смесителя K17, его истинный сдвиг фаз φ17, модуль коэффициента передачи смесителя промежуточной частоты K25, а его истинный сдвиг фаз φ25. Тогда амплитуда сигнала от порта 13, пришедшая к первому входу компаратора 28 в первом положении подвижного контакта переключателя 24, будет составлять U13(K16K25), а сдвиг фаз φ1625. Аналогично амплитуда сигнала от порта 14, пришедшая к первому входу компаратора 28 во втором положении подвижного контакта переключателя 24, будет составлять U14(K17K25), а сдвиг фаз φ1725. В компараторе 28 сравнивают по амплитуде и фазе сигналы, поступающие отдельно от первого порта 13 и отдельно от второго порта 14, на первый вход компаратора 28, преобразованные во втором смесителе промежуточной частоты 25 в третью промежуточную частоту fПЧ3 с постоянным по амплитуде и фазе опорным сигналом третьей промежуточной частоты fПЧ3, подаваемым с выхода три первого смесителя промежуточной частоты 21 на второй вход компаратора 28. В результате в компараторе 28 получают отношение произведения амплитуды сигнала первого порта 13 U13 и коэффициентов передачи испытуемого смесителя 16 K16 и второго смесителя промежуточной частоты 25 K25 к постоянному опорному уровню сигнала UПЧ3 третьей промежуточной частоты fПЧ3, U 13 K 16 K 25 U П Ч 3

Figure 00000001
; отношение произведения амплитуды сигнала второго порта 14 U14 и коэффициентов передачи опорного смесителя 17 K17 и второго смесителя промежуточной частоты 25 K25 к постоянному опорному уровню сигнала UПЧ3 третьей промежуточной частоты fПЧ3, U 14 K 17 K 25 U П Ч 3
Figure 00000002
. Для сдвигов фаз в компараторе 28 получают значения разности между суммой сдвигов фаз испытуемого смесителя 16 φ16 и второго смесителя промежуточной частоты φ25 и фазой опорного сигнала третьей промежуточной частоты φПЧ3, (φ1615)-φПЧ3. Аналогично получают значения разности между суммой сдвигов фаз опорного смесителя 17 φ17 и второго смесителя промежуточной частоты φ25 и фазой опорного сигнала третьей промежуточной частоты φПЧ3, (φ1725)-φПЧ3. Полученные значения U 13 K 16 K 25 U П Ч 3
Figure 00000003
, U 14 K 17 K 25 U П Ч 3
Figure 00000004
, (φ1625)-φПЧ3, (φ1725)-φПЧ3 с выхода компаратора 28 поступают на второй вход компьютера 27 и фиксируются в его памяти. В компьютере 27 вычисляют отношение коэффициентов передачи испытуемого смесителя 16 и опорного смесителя 17 (учитывая, что U13=U14):The test signal of the first variable intermediate frequency f IF 1 is fed first from the output of the three tested microwave mixer 16 to the first input of the second intermediate frequency mixer 25 in the first position of the movable contact of the third switch 22 and the first position of the movable contact of the fourth switch 24, when measuring the transmission coefficient and phase shift the tested microwave mixer 16. Then the test signal of the first variable intermediate frequency f IF 1 c output three reference microwave mixer 17 to the first input of the second mixer between the exact frequency 25, in the first position of the movable contact of the third switch 23 and the second position of the movable contact of the fourth switch 24, when measuring the transmission coefficient and phase shift of the reference microwave mixer 17. The movable contacts of the second 22 and third 23 switches are transferred to the first position. Considering that after calibrating the complex parameters meter of the microwave four-terminal 1, the levels of amplitudes and phase differences between its ports 13 and 14 are equal to each other, they assign port 13 the signal amplitude U 13 , and port 14 the signal amplitude U 14 and U 13 = U 14 . Designate the transmission coefficient module of the tested microwave mixer K 16 , its true phase shift φ 16 , the transmission coefficient module of the reference microwave mixer K 17 , its true phase shift φ 17 , the transmission coefficient module of the intermediate frequency mixer K 25 , and its true phase shift φ 25 . Then the amplitude of the signal from port 13, which came to the first input of the comparator 28 in the first position of the movable contact of the switch 24, will be U 13 (K 16 K 25 ), and the phase shift is φ 16 + φ 25 . Similarly, the amplitude of the signal from port 14, which came to the first input of the comparator 28 in the second position of the movable contact of the switch 24, will be U 14 (K 17 K 25 ), and the phase shift is φ 17 + φ 25 . The amplitude and phase of the comparator 28 compares the signals supplied separately from the first port 13 and separately from the second port 14 to the first input of the comparator 28, converted in the second mixer of the intermediate frequency 25 into the third intermediate frequency f IF 3 with a constant amplitude and phase reference signal a third intermediate frequency f PCH3 supplied from the output of three of the first intermediate frequency mixer 21, a second input of the comparator 28. The result obtained in the comparator 28, the signal amplitude ratio of the product of the first port 13 and U 13, and s ENTOV transmission subject K mixer 16 and second mixer 16, intermediate frequency 25 K 25 to a constant reference level signal U PCH3 third intermediate frequency f PCH3, U 13 K 16 K 25 U P H 3
Figure 00000001
; the ratio of the product of the amplitude of the signal of the second port 14 U 14 and the transmission coefficients of the reference mixer 17 K 17 and the second mixer of the intermediate frequency 25 K 25 to the constant reference level of the signal U ПЧ3 of the third intermediate frequency f ПЧ3 , U fourteen K 17 K 25 U P H 3
Figure 00000002
. For phase shifts in comparator 28, the difference between the sum of the phase shifts of the tested mixer 16 φ 16 and the second intermediate frequency mixer φ 25 and the phase of the reference signal of the third intermediate frequency φ IF3 , (φ 16 + φ 15 ) -φ IF3 is obtained . Similarly, the difference values between the sum of the phase shifts of the reference mixer 17 φ 17 and the second intermediate frequency mixer φ 25 and the phase of the reference signal of the third intermediate frequency φ IF 3 , (φ 17 + φ 25 ) -φ IF 3 are obtained . Values obtained U 13 K 16 K 25 U P H 3
Figure 00000003
, U fourteen K 17 K 25 U P H 3
Figure 00000004
, (φ 16 + φ 25 ) -φ ПЧ3 , (φ 17 + φ 25 ) -φ ПЧ3 from the output of the comparator 28 go to the second input of the computer 27 and are recorded in its memory. The computer 27 calculates the ratio of the transmission coefficients of the test mixer 16 and the reference mixer 17 (given that U 13 = U 14 ):

U 13 K 16 K 25 U П Ч 3 U 13 K 17 K 25 U П Ч 3 = K 16 K 17 = Δ K

Figure 00000005
U 13 K 16 K 25 U P H 3 U 13 K 17 K 25 U P H 3 = K 16 K 17 = Δ K
Figure 00000005

И разность сдвигов фаз между испытуемым 16 и опорным 17 смесителями:And the difference in phase shifts between the subject 16 and the reference 17 mixers:

( ( ϕ 16 + ϕ 25 ) ϕ П Ч 3 ) ( ( ϕ 17 + ϕ 25 ) ϕ П Ч 3 ) = ϕ 16 ϕ 17 = Δ ϕ

Figure 00000006
( ( ϕ 16 + ϕ 25 ) - ϕ P H 3 ) - ( ( ϕ 17 + ϕ 25 ) - ϕ P H 3 ) = ϕ 16 - ϕ 17 = Δ ϕ
Figure 00000006

Значения ΔK и Δφ фиксируются в памяти компьютера 27.The values of ΔK and Δφ are recorded in the memory of the computer 27.

После измерения суммы и разности коэффициентов передачи и сдвигов фаз испытуемого 16 и опорного 17 СВЧ-смесителей вычисляют абсолютные коэффициенты передачи и фазовые сдвиги испытуемого СВЧ-смесителя 16. Расчеты производят следующим образом.After measuring the sum and difference of the transfer coefficients and phase shifts of the test 16 and the reference 17 microwave mixers, the absolute transmission coefficients and phase shifts of the test microwave mixer 16 are calculated. The calculations are as follows.

В памяти компьютера 27 имеется ранее измеренное произведение коэффициентов передачи ΣK=K16K17 в результате последовательного включения испытуемого 16 и опорного 17 СВЧ-смесителей. А также отношение коэффициентов передачи K 16 K 17 = Δ K

Figure 00000007
, полученное в результате параллельных измерений испытуемого 16 и опорного 17 СВЧ-смесителей. В компьютере 27 решается система уравнений:In the memory of computer 27 there is a previously measured product of transmission coefficients ΣK = K 16 K 17 as a result of the sequential switching on of test subject 16 and reference 17 microwave mixers. As well as the ratio of gear ratios K 16 K 17 = Δ K
Figure 00000007
obtained as a result of parallel measurements of test subject 16 and reference 17 microwave mixers. In computer 27, a system of equations is solved:

{ K 16 K 17 = K K 16 K 17 = Δ K

Figure 00000008
{ K 16 K 17 = K K 16 K 17 = Δ K
Figure 00000008

Находят действительные значения модулей коэффициентов передачи испытуемого и опорного смесителей соответственно:Find the actual values of the modulus of the transmission coefficients of the test and reference mixers, respectively:

K 16 = Δ K Σ K

Figure 00000009
, K 17 = Σ K Δ K
Figure 00000010
. K 16 = Δ K Σ K
Figure 00000009
, K 17 = Σ K Δ K
Figure 00000010
.

В памяти компьютера 27 имеется полученное в результате последовательного включения испытуемого 16 и опорного 17 СВЧ-смесителей значение суммы их сдвигов фаз φ1617=Σφ. А также значение разности их сдвигов фаз φ1617=Δφ, полученное в результате параллельных измерений испытуемого 16 и опорного 17 СВЧ-смесителей. В компьютере 27 решается система уравнений:In the memory of computer 27 there is the value of the sum of their phase shifts φ 16 + φ 17 = Σφ obtained as a result of successive switching on of test 16 and reference 17 microwave mixers. And also the value of the difference in their phase shifts φ 1617 = Δφ, obtained as a result of parallel measurements of the test 16 and the reference 17 microwave mixers. In computer 27, a system of equations is solved:

{ ϕ 16 + ϕ 17 = Σ ϕ ϕ 16 ϕ 17 = Δ ϕ

Figure 00000011
{ ϕ 16 + ϕ 17 = Σ ϕ ϕ 16 - ϕ 17 = Δ ϕ
Figure 00000011

Находят действительные значения фазового сдвига испытуемого 16 и опорного 17 СВЧ-смесителей соответственно:The actual values of the phase shift of test 16 and reference 17 microwave mixers are found, respectively:

ϕ 16 = Σ ϕ + Δ ϕ 2

Figure 00000012
, ϕ 17 = Σ ϕ + Δ ϕ 2
Figure 00000013
. ϕ 16 = Σ ϕ + Δ ϕ 2
Figure 00000012
, ϕ 17 = Σ ϕ + Δ ϕ 2
Figure 00000013
.

Полученные абсолютные значения модуля и фазы комплексного коэффициента передачи испытуемого СВЧ-смесителя 16 выводятся на экран компьютера 27 для выбранной частотной точки рабочего диапазона генератора испытательных СВЧ-сигналов 3, на выбранной с помощью генератора опорных частот 20 первой промежуточной частоте fПЧ1 и в виде амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик этого СВЧ смесителя в панорамном режиме его испытаний, при автоматическом качании генератора испытательных СВЧ сигналов 3 в его рабочем диапазоне частот.The obtained absolute values of the module and phase of the complex transfer coefficient of the tested microwave mixer 16 are displayed on the computer screen 27 for the selected frequency point of the operating range of the test microwave signal generator 3, at the first intermediate frequency f IF1 selected with the help of the reference frequency generator 20 and in the form of amplitude frequency and phase-frequency characteristics of this microwave mixer in the panoramic mode of its tests, with automatic swing of the generator of the test microwave signals 3 in its operating frequency range.

Для измерения в частотной точке комплексного коэффициента отражения испытуемого СВЧ-смесителя 16 в реальном рабочем режиме его эксплуатации с помощью векторного вольтметра 9 измеряют отношение амплитуд и разность фаз сигналов на его первом и третьем входах. С целью устранения влияния паразитных сигналов, возникающих в испытуемом СВЧ-смесителе, применяют преобразование частоты сигналов, поступающих на входы векторного вольтметра 9 с помощью СВЧ-гетеродина 6.To measure at the frequency point the complex reflection coefficient of the tested microwave mixer 16 in the real operating mode of its operation using a vector voltmeter 9 measure the ratio of the amplitudes and the phase difference of the signals at its first and third inputs. In order to eliminate the influence of spurious signals arising in the tested microwave mixer, the frequency conversion of the signals supplied to the inputs of the vector voltmeter 9 using a microwave local oscillator 6 is used.

Дополнительно измеритель параметров четырехполюсников СВЧ 1 позволяет определять и комплексные коэффициенты передачи и отражения испытуемых четырехполюсников СВЧ. Для этого от его портов 13 и 14 отсоединяется двухканальный супергетеродинный приемник 2, и к ним присоединяют испытуемый четырехполюсник СВЧ 15. Для определения S-параметров четырехполюсника СВЧ 15 применяют два рефлектометра, один из которых образован системой встречно включенных направленных ответвителей 7 и 10, а другой, аналогичный, системой встречно включенных направленных ответвителей 8 и 11, сигналы со вторичных каналов которых преобразуют в постоянную промежуточную частоту, получаемую как разность между частотами сигналов от генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 и СВЧ-гетеродина в векторном вольтметре 9.In addition, the microwave 1 quadrupole parameter meter also allows you to determine the complex transmission and reflection coefficients of the tested microwave quadrupole. To do this, a two-channel superheterodyne receiver 2 is disconnected from its ports 13 and 14, and the tested microwave four-terminal 15 is connected to them. Two reflectometers are used to determine the S-parameters of the four-terminal microwave 15, one of which is formed by a system of counter-connected directional couplers 7 and 10, and the other , similar, by a system of on-board directional couplers 8 and 11, the signals from the secondary channels of which are converted to a constant intermediate frequency, obtained as the difference between the frequencies of the signals from the generator pa test microwave signals 3 and the microwave oscillator 9 in vector voltmeter.

В положении 1 первого переключателя 4 при направлении подачи испытательного СВЧ-сигнала от порта 13 к порту 14 измеряют комплексные коэффициенты матрицы рассеяния испытуемого СВЧ четырехполюсника 14:S, как отношение сигналов на первом и третьем входах векторного вольтметра 9, S21, как отношение сигналов на первом и четвертом входах векторного вольтметра 9.In position 1 of the first switch 4, when the direction of supply of the test microwave signal from port 13 to port 14 is measured, the complex coefficients of the scattering matrix of the tested microwave four-terminal 14: S, as the ratio of signals at the first and third inputs of the vector voltmeter 9, S 21 , as the ratio of signals to the first and fourth inputs of a vector voltmeter 9.

В положении 2 первого переключателя 4 испытательный СВЧ-сигнал подают от порта 14 к порту 13 и измеряют комплексные коэффициенты матрицы рассеяния испытуемого СВЧ-четырехполюсника, S22 как отношение сигналов на втором и четвертом входах и как отношение сигналов на втором и третьем входах векторного вольтметра 9.In position 2 of the first switch 4, a test microwave signal is supplied from port 14 to port 13 and the complex coefficients of the scattering matrix of the tested microwave four-terminal device, S 22 , are measured as the ratio of signals at the second and fourth inputs and as the ratio of signals at the second and third inputs of the vector voltmeter 9 .

На основании изложенного можно сделать вывод, что предлагаемое устройство обладает большей точностью измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-четырехполюсников с преобразованием частоты по сравнению с прототипом. Оно позволяет измерять их абсолютные комплексные параметры без каких-либо переключений и переподсоединений в СВЧ-трактах.Based on the foregoing, we can conclude that the proposed device has greater accuracy in measuring the complex transmission and reflection coefficients of microwave quadripoles with frequency conversion compared to the prototype. It allows you to measure their absolute complex parameters without any switching and reconnecting in the microwave paths.

Claims (2)

1. Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты, содержащее испытуемый СВЧ-четырехполюсник, измеритель параметров четырехполюсников СВЧ, состоящий из генератора испытательных СВЧ-сигналов, первого переключателя, согласованной нагрузки, связанной с первым переключателем, СВЧ-гетеродина, первого, второго, третьего, четвертого направленных ответвителей, векторного вольтметра с выходным контактом, первого и второго портов, испытуемого СВЧ-смесителя, опорного СВЧ-смесителя, СВЧ-генератора, причем выход генератора испытательных СВЧ-сигналов соединен с подвижным контактом первого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с входом основного канала первого направленного ответвителя, выход которого соединен с входом основного канала третьего направленного ответвителя, выход которого соединен с первым портом, который соединен с первым входом испытуемого СВЧ-смесителя, первый вход опорного СВЧ-смесителя соединен со вторым портом, соединенным с выходом основного канала четвертого направленного ответвителя, вход которого соединен с выходом основного канала второго направленного ответвителя, вход которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя, выходы вторичных каналов первого, второго, третьего и четвертого направленных ответвителей соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами векторного вольтметра соответственно, пятый вход которого соединен с СВЧ-гетеродином, выход векторного вольтметра соединен с выходным контактом, при этом вторые входы испытуемого и опорного СВЧ-смесителей одновременно соединены с выходом СВЧ-генератора, первый переключатель связан с согласованной нагрузкой, отличающееся тем, что в него дополнительно введены смеситель фазовой автоподстройки частоты, фазовый детектор, первый и второй смесители промежуточной частоты, второй, третий, четвертый переключатели, генератор опорных частот, компаратор и компьютер, образующие вместе с испытуемым СВЧ-смесителем, опорным СВЧ-смесителем и СВЧ-генератором двухканальный супергетеродинный приемник, при этом выход испытуемого СВЧ-смесителя соединен с подвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом четвертого переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом третьего переключателя, подвижный контакт которого соединен с выходом опорного СВЧ-смесителя, второй вход опорного СВЧ-смесителя соединен со вторым входом испытуемого СВЧ-смесителя, выходом СВЧ-генератора и вторым входом смесителя фазовой автоподстройки частоты, первый вход которого соединен с выходом генератора испытательных СВЧ-сигналов, выход смесителя фазовой автоподстройки частоты соединен с первым входом фазового детектора и первым входом первого смесителя промежуточной частоты, выход которого соединен со вторым входом компаратора, первый вход которого соединен с выходом второго смесителя промежуточной частоты, первый вход которого соединен с подвижным контактом четвертого переключателя, а второй его вход соединен со вторым выходом генератора опорных частот и вторым входом первого смесителя промежуточной частоты, первый выход генератора опорных частот соединен со вторым входом фазового детектора, выход которого соединен со входом СВЧ-генератора, вторые неподвижные контакты второго и третьего переключателей соединены между собой, выход компаратора соединен со вторым входом компьютера, первый вход которого соединен с выходным контактом векторного вольтметра.1. A device for measuring the absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion, containing the tested microwave four-terminal device, a microwave four-terminal parameter meter, consisting of a generator of test microwave signals, a first switch, a matched load associated with the first switch, microwave local oscillator, first, second, third, fourth directional couplers, vector voltmeter with output contact, first and second ports, tested microwave mixer, reference An RF mixer, a microwave generator, wherein the output of the test microwave signal generator is connected to the movable contact of the first switch, the first fixed contact of which is connected to the input of the main channel of the first directional coupler, the output of which is connected to the input of the main channel of the third directional coupler, the output of which is connected to the first port that is connected to the first input of the tested microwave mixer, the first input of the reference microwave mixer is connected to the second port connected to the output of the main channel directional coupler, the input of which is connected to the output of the main channel of the second directional coupler, the input of which is connected to the second fixed contact of the first switch, the outputs of the secondary channels of the first, second, third and fourth directional couplers are connected to the first, second, third and fourth inputs of the vector voltmeter, respectively the fifth input of which is connected to the microwave local oscillator, the output of the vector voltmeter is connected to the output contact, while the second inputs of the test and reference microwave the carriers are simultaneously connected to the output of the microwave generator, the first switch is connected to the matched load, characterized in that it additionally includes a phase locked loop, phase detector, first and second intermediate frequency mixers, second, third, fourth switches, a reference frequency generator, a comparator and a computer forming, together with the tested microwave mixer, reference microwave mixer and microwave generator, a two-channel superheterodyne receiver, while the output of the tested microwave mixer is connected inen with the movable contact of the second switch, the first fixed contact of which is connected to the first fixed contact of the fourth switch, the second fixed contact of which is connected to the first fixed contact of the third switch, the movable contact of which is connected to the output of the reference microwave mixer, the second input of the reference microwave mixer is connected to the second input of the tested microwave mixer, the output of the microwave generator and the second input of the phase locked loop, the first input of which is connected to the gene test microwave signal, the output of the phase locked loop is connected to the first input of the phase detector and the first input of the first intermediate frequency mixer, the output of which is connected to the second input of the comparator, the first input of which is connected to the output of the second intermediate frequency mixer, the first input of which is connected to the movable the contact of the fourth switch, and its second input is connected to the second output of the reference frequency generator and the second input of the first intermediate frequency mixer, the first output reference frequency for generators connected to the second input of the phase detector whose output is connected to the input of the microwave generator, the second fixed contacts of the second and third switches are interconnected, the comparator output is connected to the second input of the computer, a first input coupled to the output terminal of a vector voltmeter. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к первому и второму портам измерителя параметров четырехполюсников СВЧ могут быть подсоединены либо двухканальный супергетеродинный приемник, либо испытуемый СВЧ-четырехполюсник, в зависимости от типа проводимых измерений. 2. The device according to claim 1, characterized in that either the two-channel superheterodyne receiver or the tested microwave four-terminal, depending on the type of measurements, can be connected to the first and second ports of the microwave four-terminal parameters meter.
RU2013106594/28A 2013-02-14 2013-02-14 Device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion RU2524049C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013106594/28A RU2524049C1 (en) 2013-02-14 2013-02-14 Device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013106594/28A RU2524049C1 (en) 2013-02-14 2013-02-14 Device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2524049C1 true RU2524049C1 (en) 2014-07-27

Family

ID=51265213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013106594/28A RU2524049C1 (en) 2013-02-14 2013-02-14 Device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2524049C1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2648746C1 (en) * 2016-12-13 2018-03-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves
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
RU2662505C2 (en) * 2015-09-24 2018-07-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" Method of measuring complex reflection coefficients and transmission of ultra-high frequency quadrupoles
RU2673781C1 (en) * 2017-12-13 2018-11-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Method for calibrating two-channel superheterodyne receiver in meter of complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
RU2682079C1 (en) * 2017-11-10 2019-03-14 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
RU2687850C1 (en) * 2018-03-20 2019-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers
RU2687980C1 (en) * 2018-06-25 2019-05-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring complex transfer coefficients and reflection of microwave devices with frequency conversion
US10962587B2 (en) 2018-11-28 2021-03-30 Fermi Research Alliance, Llc Method and system for microwave mixer phase response measurement
CN114785428A (en) * 2022-03-29 2022-07-22 中国电子科技集团公司第三十八研究所 Microwave frequency conversion assembly testing device and testing method
RU2805381C1 (en) * 2023-07-04 2023-10-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadripoles with frequency conversion

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5434511A (en) * 1993-05-24 1995-07-18 Atn Microwave, Inc. Electronic microwave calibration device
US6690722B1 (en) * 2000-06-09 2004-02-10 Agilent Technologies, Inc. Method for characterizing frequency translation devices
US7415373B2 (en) * 2004-07-05 2008-08-19 Agilent Technologies, Inc. Method of measuring frequency translation device
RU2377583C1 (en) * 2008-09-10 2009-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственная компания "Ритм" Device for measuring complex coefficients of transmission and reflection of microwave four terminal networks

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5434511A (en) * 1993-05-24 1995-07-18 Atn Microwave, Inc. Electronic microwave calibration device
US6690722B1 (en) * 2000-06-09 2004-02-10 Agilent Technologies, Inc. Method for characterizing frequency translation devices
US7415373B2 (en) * 2004-07-05 2008-08-19 Agilent Technologies, Inc. Method of measuring frequency translation device
RU2377583C1 (en) * 2008-09-10 2009-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственная компания "Ритм" Device for measuring complex coefficients of transmission and reflection of microwave four terminal networks

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Коротков К.С. Методы определения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты, автореферат, 2002. *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2662505C2 (en) * 2015-09-24 2018-07-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" Method of measuring complex reflection coefficients and transmission of ultra-high frequency quadrupoles
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
RU2648746C1 (en) * 2016-12-13 2018-03-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves
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
RU2682079C1 (en) * 2017-11-10 2019-03-14 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
RU2673781C1 (en) * 2017-12-13 2018-11-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Method for calibrating two-channel superheterodyne receiver in meter of complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
RU2687850C1 (en) * 2018-03-20 2019-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers
RU2687980C1 (en) * 2018-06-25 2019-05-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring complex transfer coefficients and reflection of microwave devices with frequency conversion
US10962587B2 (en) 2018-11-28 2021-03-30 Fermi Research Alliance, Llc Method and system for microwave mixer phase response measurement
CN114785428A (en) * 2022-03-29 2022-07-22 中国电子科技集团公司第三十八研究所 Microwave frequency conversion assembly testing device and testing method
RU2805381C1 (en) * 2023-07-04 2023-10-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadripoles with frequency conversion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2524049C1 (en) Device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
US7592818B2 (en) Method and apparatus for measuring scattering coefficient of device under test
US10042029B2 (en) Calibration of test instrument over extended operating range
US9720023B2 (en) Vector network power meter
US20100085061A1 (en) Calibrated two port passive intermodulation (pim) distance to fault analyzer
RU2687850C1 (en) Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers
CN106249066B (en) Method for calibrating a cable and corresponding measuring device
RU2482504C2 (en) Method for calibration of inherent s-parameters of devices for measuring complex coefficients of transmission and reflection of microwave four-terminal devices
RU2621368C1 (en) Method of determining shift angle of microwave device phase with frequency transformation
RU2682079C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
JPH04350576A (en) Method and apparatus for measuring additional phase noise
RU2646948C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion up
RU2649861C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
RU2687980C1 (en) Device for measuring complex transfer coefficients and reflection of microwave devices with frequency conversion
RU2648746C1 (en) Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves
RU2673781C1 (en) Method for calibrating two-channel superheterodyne receiver in meter of complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
US6982561B2 (en) Scattering parameter travelling-wave magnitude calibration system and method
RU2276377C1 (en) Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer
US20110288800A1 (en) Method for measuring system parameter of linear multiport and measuring method using vector network analyzer
JP4149428B2 (en) Vector network analyzer and calibration method thereof
RU2805381C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadripoles with frequency conversion
CN114157372A (en) Phase and insertion loss measuring device and method
RU2774501C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadrupoles
RU2564861C1 (en) Device to measure group time of delay of frequency converters
Korotkov et al. The method for accurate measurements of absolute phase and group delay of frequency converters

Legal Events

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

Effective date: 20200215