RU2648746C1 - Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves - Google Patents

Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves Download PDF

Info

Publication number
RU2648746C1
RU2648746C1 RU2016148975A RU2016148975A RU2648746C1 RU 2648746 C1 RU2648746 C1 RU 2648746C1 RU 2016148975 A RU2016148975 A RU 2016148975A RU 2016148975 A RU2016148975 A RU 2016148975A RU 2648746 C1 RU2648746 C1 RU 2648746C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
port
mixer
intermediate frequency
switch
Prior art date
Application number
RU2016148975A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Станиславович Коротков
Даниил Русланович Фролов
Аким Алексеевич Бабенко
Антон Сергеевич Левченко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "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 образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ")
Priority to RU2016148975A priority Critical patent/RU2648746C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2648746C1 publication Critical patent/RU2648746C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/28—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to a radio measuring technique and can be used to measure the absolute complex transmission coefficients of microwave mixers and microwave devices with frequency conversion. Device for measuring the absolute complex transmission coefficients of microwave mixers contains a vector network analyzer, a test microwave mixer, reference microwave mixer, a microwave local oscillator, an intermediate frequency mixer, three switches, a phase difference meter and level ratios, two directional couplers. In addition, an intermediate frequency amplifier, an adjustable attenuator, and a power divider are introduced. Connections of the newly introduced elements among themselves and the elements common with the prototype collectively form a device that allows eliminating the amplitude-phase error in determining the absolute complex transmission coefficients of the test microwave mixer and using a vector network analyzer that does not have a separate output of the probe signal.
EFFECT: technical result consists in increasing the accuracy of measuring the absolute complex transmission coefficient and increasing the universality of the device.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении абсолютных комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей и СВЧ-устройств с преобразованием частоты.The invention relates to a radio measuring technique and can be used to measure the absolute complex transmission coefficients of microwave mixers and microwave devices with frequency conversion.

Известны устройства для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников, содержащие два генератора качающейся частоты, блок управления генераторами, исследуемый четырехполюсник с преобразованием частоты, смеситель фазовой автоподстройки частоты, блок фазовой автоподстройки частоты, два смесителя промежуточной частоты измерительного и опорного каналов, генератор промежуточных частот, фазовый детектор, двухканальный амплитудно-фазовый индикатор и вспомогательный смеситель, а также элемент сравнения и управляемый аттенюатор (а. с. №918890, МПК5 G01R 27/28 и а.с. №1075195, МПК5 G01R 27/28, опубл. 23.02.1984). Помимо параметров четырехполюсников без преобразования частоты, с помощью этих устройств возможно измерение параметров четырехполюсников с преобразованием частоты и СВЧ-смесителей. С помощью указанных устройств возможно измерять лишь относительный комплексный коэффициент передачи испытуемого СВЧ-смесителя. При этом с их помощью нельзя определить абсолютный комплексный коэффициент передачи испытуемого СВЧ-смесителя.Known devices for measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-port networks, containing two oscillators of oscillating frequency, a generator control unit, a studied four-terminal network with frequency conversion, a phase locked loop, a phase locked loop, two intermediate frequency mixers of the measuring and reference channels, an intermediate frequency generator , phase detector, two-channel amplitude-phase indicator and auxiliary mixer, as well as a comparison element and controlled attenuator (a.s. No. 918890, IPC 5 G01R 27/28 and a.s. No. 1075195, IPC 5 G01R 27/28, publ. 23.02.1984). In addition to the parameters of the four-terminal network without frequency conversion, using these devices it is possible to measure the parameters of the four-terminal network with frequency conversion and microwave mixers. Using these devices, it is possible to measure only the relative complex transfer coefficient of the tested microwave mixer. Moreover, with their help it is impossible to determine the absolute complex transfer coefficient of the tested microwave mixer.

Известны устройства для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразованием частоты, состоящие из измерительного фазового моста на основе испытуемого и опорного четырехполюсников с преобразованием частоты, генератора испытательных сигналов, векторного вольтметра и переключателей (а.с. №1538149, МПК5 G01R 27/28 и а.с. №1599811, MHK5 G01R 27/28, опубл. 15.10.1990).Known devices for measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-terminal with frequency conversion, consisting of a measuring phase bridge based on the test and reference four-terminal with frequency conversion, test signal generator, vector voltmeter and switches (AS No. 1538149, IPC 5 G01R 27 / 28 and A.S. No. 1599811, MHK 5 G01R 27/28, publ. 10/15/1990).

Известно устройство для определения коэффициентов передачи преобразователей частоты, состоящее из испытуемого преобразователя частоты, двух опорных преобразователей частоты и векторного анализатора цепей (патент США №6064694, МПК H04B 3/46).A device for determining the transmission coefficients of frequency converters is known, consisting of a tested frequency converter, two reference frequency converters and a vector network analyzer (US patent No. 6064694, IPC H04B 3/46).

Однако указанные устройства обладают погрешностями измерений, которые возникают за счет рассогласований СВЧ-трактов и отражений в СВЧ-соединителях при многочисленных переключениях и соединениях, необходимых для реализации различных режимов измерений.However, these devices have measurement errors that arise due to mismatches of the microwave paths and reflections in the microwave connectors with the numerous switches and connections required to implement various measurement modes.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 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, испытуемый СВЧ-смеситель, опорный СВЧ-смеситель, СВЧ-генератор, 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. Описанные элементы в совокупности образуют устройство, позволяющее измерять абсолютные комплексные коэффициенты передачи и отражения испытуемого СВЧ-смесителя без выполнения переключений и переподсоединений в СВЧ-трактах. (патент РФ №2524049, МПК G01R 27/28 (2006.01), опубл. 27.07.2014).The closest in technical essence to the proposed one is 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, the first switch and associated matched load, microwave oscillator, first, second, third, fourth directional couplers, vector voltmeter with output contact, first and second port, test microwave mixer, microwave reference mixer, microwave generator, phase locked loop, phase detector, first and second intermediate frequency mixers, second, third, fourth switches, reference frequency generator, comparator and computer the tested microwave mixer, reference microwave mixer and microwave generator two-channel superheterodyne receiver. The described elements together form a device that allows you to measure the absolute complex transmission and reflection coefficients of the tested microwave mixer without performing switching and reconnecting in the microwave paths. (RF patent No. 2524049, IPC G01R 27/28 (2006.01), publ. 07.27.2014).

Однако такое устройство обладает амплитудно-фазовой погрешностью, которая возникает при измерении измерителем параметров четырехполюсников СВЧ суммарного комплексного коэффициента передачи испытуемого и опорного СВЧ-смесителей, соединенных последовательно, поскольку в таком режиме измерений устройство не учитывает ослабление сигнала промежуточной частоты, обусловленное потерями преобразования в испытуемом СВЧ-смесителе, а также не позволяет использовать измеритель параметров четырехполюсников СВЧ, не имеющий отдельного вывода зондирующего сигнала.However, such a device has an amplitude-phase error that occurs when the meter measures the parameters of the microwave four-terminal devices of the total complex transfer coefficient of the test and reference microwave mixers connected in series, since in this measurement mode the device does not take into account the attenuation of the intermediate frequency signal due to conversion losses in the tested microwave -mixer, and also does not allow the use of a microwave four-terminal parameter meter that does not have a separate output sounding signal.

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение точности измерения абсолютного комплексного коэффициента передачи и повышение универсальности устройства.The technical result of the claimed invention is to increase the accuracy of measuring the absolute complex transfer coefficient and increase the versatility of the device.

В устройстве для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты, которое взято за прототип, компаратор будем называть измерителем разности фаз и отношения уровней, а измеритель параметров четырехполюсников СВЧ-векторным анализатором цепей.In a device for measuring the absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion, which is taken as a prototype, we will call the comparator a phase difference and level ratio meter, and a four-terminal parameter meter a microwave vector network analyzer.

Для достижения технического результата предлагается устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей, содержащее векторный анализатор цепей, испытуемый СВЧ-смеситель, опорный СВЧ-смеситель, СВЧ-гетеродин, смеситель промежуточной частоты, первый переключатель, второй переключатель, третий переключатель, измеритель разности фаз и отношения уровней, первый и второй направленные ответвители и дополнительно введенные усилитель промежуточной частоты, регулируемый аттенюатор, делитель мощности. При этом первый порт векторного анализатора цепей соединен с первым портом второго направленного ответвителя, третий порт которого соединен с третьим портом делителя мощности, второй порт которого соединен с третьим портом первого направленного ответвителя, первый порт которого соединен со вторым портом векторного анализатора цепей. Вторые порты первого и второго направленных ответвителей соединены с первыми портами опорного и испытуемого СВЧ-смесителей соответственно. Второй порт испытуемого СВЧ-смесителя соединен с СВЧ-гетеродином, вторым портом опорного СВЧ-смесителя и вторым портом смесителя промежуточной частоты, первый порт которого соединен с первым портом делителя мощности, третий порт испытуемого СВЧ-смесителя соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт которого соединен с третьим портом опорного смесителя, а первый неподвижный контакт соединен с первым неподвижным контактом третьего переключателя. Подвижный контакт второго переключателя соединен с входом усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен с входом регулируемого аттенюатора, выход которого соединен с подвижным контактом третьего переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен со вторым входом измерителя разности фаз и отношения уровней, первый вход которого соединен с третьим портом смесителя промежуточной частоты.To achieve a technical result, a device for measuring the absolute complex transfer coefficients of microwave mixers is proposed, comprising a vector circuit analyzer, a tested microwave mixer, a microwave reference mixer, a microwave local oscillator, an intermediate frequency mixer, a first switch, a second switch, a third switch, a difference meter phases and level ratios, first and second directional couplers and additionally introduced intermediate frequency amplifier, adjustable attenuator, power divider. In this case, the first port of the vector network analyzer is connected to the first port of the second directional coupler, the third port of which is connected to the third port of the power divider, the second port of which is connected to the third port of the first directional coupler, the first port of which is connected to the second port of the vector network analyzer. The second ports of the first and second directional couplers are connected to the first ports of the reference and test microwave mixers, respectively. The second port of the tested microwave mixer is connected to the microwave local oscillator, the second port of the reference microwave mixer and the second port of the intermediate frequency mixer, the first port of which is connected to the first port of the power divider, the third port of the tested microwave mixer is connected to the second fixed contact of the second switch, the first the fixed contact of which is connected to the second fixed contact of the first switch, the movable contact of which is connected to the third port of the reference mixer, and the first fixed contact is connected to the first m fixed contact of the third switch. The movable contact of the second switch is connected to the input of the intermediate frequency amplifier, the output of which is connected to the input of the adjustable attenuator, the output of which is connected to the movable contact of the third switch, the second fixed contact of which is connected to the second input of the phase difference and level ratio meter, the first input of which is connected to the third port intermediate frequency mixer.

Общими признаками для заявляемого устройства и прототипа являются: векторный анализатор цепей, который в прототипе называется измерителем параметров четырехполюсников СВЧ, испытуемый СВЧ-смеситель, опорный СВЧ-смеситель, СВЧ-гетеродин, смеситель промежуточной частоты, первый переключатель, второй переключатель, третий переключатель, первый и второй направленные ответвители, и измеритель разности фаз и отношения уровней, который в прототипе называется компаратором.Common features for the claimed device and prototype are: a vector circuit analyzer, which in the prototype is called a microwave four-terminal parameter meter, a tested microwave mixer, a microwave reference mixer, a microwave local oscillator, an intermediate frequency mixer, the first switch, the second switch, the third switch, the first and the second directional couplers, and a phase difference meter and level ratio, which in the prototype is called a comparator.

Отличительными признаками предлагаемого устройства для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей являются введенные в него усилитель промежуточной частоты, регулируемый аттенюатор и делитель мощности. Связи вновь введенных элементов между собой и общими с прототипом элементами в совокупности образуют устройство, позволяющее устранить амплитудно-фазовую погрешность при определении абсолютных комплексных коэффициентов передачи испытуемого СВЧ-смесителя и использовать измеритель параметров четырехполюсников СВЧ, не имеющий отдельного вывода зондирующего сигнала. За счет этого увеличивается точность измерений и повышается универсальность устройства.Distinctive features of the proposed device for measuring the absolute complex transfer factors of microwave mixers are the intermediate frequency amplifier, an adjustable attenuator and a power divider introduced into it. The connections of the newly introduced elements with each other and with the elements common with the prototype together form a device that allows to eliminate the amplitude-phase error in determining the absolute complex transfer coefficients of the tested microwave mixer and use a four-terminal microwave parameter meter that does not have a separate probe signal output. Due to this, the accuracy of measurements increases and the versatility of the device.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для определения абсолютных комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей.The drawing shows a block diagram of the proposed device for determining the absolute complex transfer coefficients of microwave mixers.

Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей содержит векторный анализатор цепей (ВАЦ) 1, первый направленный ответвитель 2, делитель мощности 3, второй направленный ответвитель 4, СВЧ-гетеродин 5, опорный СВЧ-смеситель 6, испытуемый СВЧ-смеситель 7, смеситель промежуточной частоты 8, первый переключатель 9, второй переключатель 10, усилитель промежуточной частоты 11, регулируемый аттенюатор 12, третий переключатель 13, измеритель разности фаз и отношения уровней 14.A device for measuring the absolute complex transfer coefficients of microwave mixers contains a vector network analyzer (VAC) 1, a first directional coupler 2, a power divider 3, a second directional coupler 4, a microwave oscillator 5, a reference microwave mixer 6, the tested microwave mixer 7, intermediate frequency mixer 8, first switch 9, second switch 10, intermediate frequency amplifier 11, adjustable attenuator 12, third switch 13, phase difference meter and level ratios 14.

Первый порт ВАЦ 1 соединен с первым портом второго направленного ответвителя 4, третий порт которого соединен с третьим портом делителя мощности 3, второй порт которого соединен с третьим портом первого направленного ответвителя 2, первый порт которого соединен со вторым портом векторного анализатора цепей 1. Второй порт второго направленного ответвителя 4 соединен с первым портом испытуемого СВЧ-смесителя 7, второй порт которого соединен с СВЧ-гетеродином 5, вторым портом опорного СВЧ-смесителя 6 и вторым портом смесителя промежуточной частоты 8, первый порт которого соединен с первым портом делителя мощности 3. Третий порт испытуемого СВЧ-смесителя 7 соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя 10, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя 9, подвижный контакт которого соединен с третьим портом опорного смесителя 6, а первый неподвижный контакт соединен с первым неподвижным контактом третьего переключателя 13. Подвижный контакт второго переключателя 10 соединен с входом усилителя промежуточной частоты 11, выход которого соединен с входом регулируемого аттенюатора 12, выход которого соединен с подвижным контактом третьего переключателя 13. Второй неподвижный контакт третьего переключателя 13 соединен со вторым входом измерителя разности фаз и отношения уровней 14, первый вход которого соединен с третьим портом смесителя промежуточной частоты 8.The first port of VAC 1 is connected to the first port of the second directional coupler 4, the third port of which is connected to the third port of the power divider 3, the second port of which is connected to the third port of the first directional coupler 2, the first port of which is connected to the second port of the vector network analyzer 1. Second port the second directional coupler 4 is connected to the first port of the tested microwave mixer 7, the second port of which is connected to the microwave local oscillator 5, the second port of the reference microwave mixer 6 and the second port of the mixer 8, the first port of which is connected to the first port of the power divider 3. The third port of the tested microwave mixer 7 is connected to the second fixed contact of the second switch 10, the first fixed contact of which is connected to the second fixed contact of the first switch 9, the movable contact of which is connected to the third port the reference mixer 6, and the first fixed contact is connected to the first fixed contact of the third switch 13. The movable contact of the second switch 10 is connected to the input of the amplifier of the intermediate hour 11, the output of which is connected to the input of the adjustable attenuator 12, the output of which is connected to the movable contact of the third switch 13. The second fixed contact of the third switch 13 is connected to the second input of the phase difference and level ratio meter 14, the first input of which is connected to the third port of the intermediate frequency mixer 8.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства для определения абсолютных комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей на примере определения фазы абсолютного комплексного коэффициента передачи испытуемого СВЧ-смесителя 7, при этом модуль абсолютного комплексного коэффициента передачи будет определяют аналогично, заменив соответствующие математические операции сложения и вычитания на умножение и деление, либо оставив из их без изменения, в случае использования логарифмического масштаба единиц.Consider the operation of the proposed device for determining the absolute complex transfer coefficients of microwave mixers by determining the phase of the absolute complex transfer coefficient of the tested microwave mixer 7, while the absolute complex transfer coefficient module will be determined similarly, replacing the corresponding mathematical operations of addition and subtraction by multiplication and division, or leaving them unchanged, in the case of using the logarithmic scale of units.

Сначала первый 9 и третий 13 переключатели переводят в первое положение, а второй переключатель 10 переводят во второе положение. Это позволяет с помощью ВАЦ 1 измерить суммарный сдвиг фаз Σϕ между его первым и вторым 1 и 2 портами ВАЦ, образованный сдвигами фаз испытуемого СВЧ-смесителя 7 ϕ7, усилителя промежуточной частоты 11 ϕ11, регулируемого аттенюатора 12 ϕ12 и опорного СВЧ-смесителя 6 ϕ6 в виде: Σϕ=ϕ7+ϕ11+ϕ12+ϕ6. Первый 2 и второй 4 направленные ответвители, а также переключатели 9, 10, 13 являются линейными, пассивными и взаимными устройствами они не обладают амплитудно-фазовой погрешностью, поэтому в выражение для Σϕ их сдвиги фаз не входят. Перед началом измерений эти сдвиги фаз компенсируют либо путем выравнивания электрических длин трактов, либо при помощи математической коррекции.First, the first 9 and third 13 switches are moved to the first position, and the second switch 10 is transferred to the second position. This allows using VAC 1 to measure the total phase shift Σϕ between its first and second 1 and 2 ports of the VAC, formed by the phase shifts of the tested microwave mixer 7 ϕ 7 , the intermediate frequency amplifier 11 ϕ 11 , the adjustable attenuator 12 ϕ 12 and the reference microwave mixer 6 ϕ 6 in the form: Σϕ = ϕ 7 + ϕ 11 + ϕ 12 + ϕ 6 . The first 2 and second 4 directional couplers, as well as switches 9, 10, 13 are linear, passive and reciprocal devices, they do not have an amplitude-phase error, therefore their phase shifts are not included in the expression for Σϕ. Before the start of measurements, these phase shifts are compensated either by aligning the electric lengths of the paths, or using mathematical correction.

Зондирующий СВЧ-сигнал с частотой ƒ1 через первый порт ВАЦ 1 и второй направленный ответвитель 4 подают на первый порт испытуемого СВЧ-смесителя 7. Этот зондирующий сигнал с частотой ƒ1 в испытуемом СВЧ-смесителе 7, с помощью сигнала с частотой ƒ2, поступающего от СВЧ-гетеродина 5 на второй порт этого смесителя, преобразуется в низкочастотный сигнал промежуточной частоты ƒ3=ƒ1-ƒ2. Сигнал промежуточной частоты ƒ3 с третьего порта испытуемого СВЧ-смесителя 7 проходит через второй переключатель 10 и усиливается с помощью усилителя промежуточной частоты 11, после чего регулируется по уровню регулируемым аттенюатором 12, а затем через третий 13 и первый 9 переключатели подается на третий порт опорного СВЧ-смесителя 6. Этот сигнал промежуточной частоты ƒ3 в опорном СВЧ-смесителе 6, с помощью сигнала с частотой ƒ2, поступающего от СВЧ-гетеродина 5 на второй порт этого смесителя, преобразуется обратно в зондирующий СВЧ-сигнал с частотой ƒ1, который поступает через первый направленный ответвитель 2 во второй порт ВАЦ 1. Благодаря обратному преобразованию частоты сигнала ƒ3 в опорном СВЧ-смесителе 6 в частоту исходного сигнала ƒ1, два последовательно соединенных между собой СВЧ-смесителя 6 и 7 воспринимаются ВАЦ 1 как обычный четырехполюсник без преобразования частоты. В результате ВАЦ 1 сравнивает по фазе сигналы на своих первом и втором портах и таким образом измеряет суммарный угол сдвига фаз Σϕ.A sounding microwave signal with a frequency of ƒ 1 through the first VAC port 1 and a second directional coupler 4 is fed to the first port of the tested microwave mixer 7. This sounding signal with a frequency of ƒ 1 in the tested microwave mixer 7, using a signal with a frequency of ƒ 2 , coming from the microwave local oscillator 5 to the second port of this mixer, is converted into a low-frequency signal of intermediate frequency ƒ 3 = ƒ 1 -ƒ 2 . The intermediate frequency signal ƒ 3 from the third port of the tested microwave mixer 7 passes through the second switch 10 and is amplified by the intermediate frequency amplifier 11, after which it is regulated by an adjustable attenuator 12, and then through the third 13 and first 9 switches it is supplied to the third reference port Microwave mixer 6. This intermediate frequency signal ƒ 3 in the reference microwave mixer 6, with the help of a signal with a frequency of от 2 , coming from the microwave oscillator 5 to the second port of this mixer, is converted back to the probing microwave signal with frequency ƒ 1 , which enters through the first directional coupler 2 to the second port of VAC 1. Due to the inverse conversion of the signal frequency ƒ 3 in the reference microwave mixer 6 to the frequency of the original signal ƒ 1 , two VAC mixers 6 and 7 are connected in series to each other 1 as a regular four-terminal without frequency conversion. As a result, VAC 1 compares in phase the signals at its first and second ports and thus measures the total phase angle Σϕ.

Затем первый 9 и третий 13 переключатели переводят во второе положение, а второй переключатель 10 в первое положение. Зондирующий СВЧ-сигнал с частотой ƒ1 через второй порт ВАЦ 1 подают на первый порт опорного СВЧ-смесителя 6. Этот зондирующий сигнал с частотой ƒ1 в опорном СВЧ-смесителе 6, с помощью сигнала с частотой ƒ2, поступающего от СВЧ-гетеродина 5 на второй порт этого смесителя, преобразуют в низкочастотный сигнал промежуточной частоты ƒ3=ƒ1-ƒ2. Сигнал промежуточной частоты ƒ3 с третьего порта опорного СВЧ-смесителя 6 через первый 9 и второй 10 переключатели поступает на усилитель промежуточной частоты 11, после чего регулируется по уровню регулируемым аттенюатором 12 и через третий переключатель 13 поступает на второй порт измерителя разности фаз и отношения уровней 14.Then, the first 9 and third 13 switches are moved to the second position, and the second switch 10 to the first position. A probe microwave signal with a frequency of ƒ 1 is fed through the second port of VAC 1 to the first port of the reference microwave mixer 6. This probe signal with a frequency of ƒ 1 in the reference microwave mixer 6, using a signal with a frequency of ƒ 2 coming from the microwave local oscillator 5 to the second port of this mixer, is converted into a low-frequency signal of intermediate frequency ƒ 3 = ƒ 1 -ƒ 2 . The intermediate frequency signal ƒ 3 from the third port of the reference microwave mixer 6 through the first 9 and second 10 switches is supplied to the intermediate frequency amplifier 11, after which it is regulated by the adjustable attenuator 12 and through the third switch 13 it is fed to the second port of the phase difference meter and level ratios fourteen.

На первый порт измерителя разности фаз и отношения уровней 14 поступает сигнал промежуточной частоты ƒ3=ƒ1-ƒ2 от смесителя промежуточной частоты 8, в котором он образуется путем смешивания сигнала с частотой ƒ2, поступающего от СВЧ-гетеродина 5 на второй порт этого смесителя, и сигнала с частотой ƒ1, поступающего от ВАЦ 1 через первый 2 либо второй 4 направленные ответвители, в зависимости от того, на какой из СВЧ-смесителей 6 или 7 подается зондирующий СВЧ-сигнал от ВАЦ 1: если этот сигнал подается на опорный СВЧ-смеситель 6, то используется первый направленный ответвитель 2, а если сигнал подается на испытуемый СВЧ-смеситель 7, то используется второй направленный ответвитель 4.An intermediate frequency signal ƒ 3 = ƒ 1 -ƒ 2 from an intermediate-frequency mixer 8, in which it is formed by mixing a signal with a frequency of ƒ 2 coming from the microwave local oscillator 5 to the second port of this mixer, and a signal with a frequency of ƒ 1 , coming from VAC 1 through the first 2 or second 4 directional couplers, depending on which of the microwave mixers 6 or 7 the probing microwave signal from VAC 1 is fed: if this signal is fed to reference microwave mixer 6, then used per the second directional coupler 2, and if the signal is fed to the tested microwave mixer 7, then the second directional coupler 4 is used.

Таким образом измеритель разности фаз и отношения уровней определяет следующую разность фаз: Δϕ2=ϕ6+ϕ11+ϕ12-ϕ8, где ϕ8 - сдвиг фаз, вносимый смесителем промежуточной частоты 8.Thus, the phase difference and level ratio meter determines the following phase difference: Δϕ 2 = ϕ 6 + ϕ 11 + ϕ 12 -ϕ 8 , where ϕ 8 is the phase shift introduced by the intermediate frequency mixer 8.

После этого второй переключатель 10 переводят во второе положение. Зондирующий СВЧ-сигнал с частотой ƒ1 через первый порт ВАЦ 1 и второй направленный ответвитель 4 подают на первый порт испытуемого СВЧ-смесителя 7. Этот зондирующий сигнал с частотой ƒ1 в испытуемом СВЧ-смесителе 7, с помощью сигнала с частотой ƒ2, поступающего от СВЧ-гетеродина 5 на второй порт этого смесителя, преобразуют в низкочастотный сигнал промежуточной частоты ƒ3=ƒ1-ƒ2. Сигнал промежуточной частоты ƒ3 с третьего порта испытуемого СВЧ-смесителя 7 через второй переключатель 10 поступает на усилитель промежуточной частоты 11, после чего регулируется по уровню регулируемым аттенюатором 12 и через третий переключатель 13 поступает на второй порт измерителя разности фаз и отношения уровней 14, на первый порт которого также поступает сигнал промежуточной частоты ƒ3 с третьего порта смесителя промежуточной частоты 8.After that, the second switch 10 is transferred to the second position. A sounding microwave signal with a frequency of ƒ 1 through the first VAC port 1 and a second directional coupler 4 is fed to the first port of the tested microwave mixer 7. This sounding signal with a frequency of ƒ 1 in the tested microwave mixer 7, using a signal with a frequency of ƒ 2 , coming from the microwave local oscillator 5 to the second port of this mixer is converted into a low-frequency signal of intermediate frequency ƒ 3 = ƒ 1 -ƒ 2 . The intermediate frequency signal ƒ 3 from the third port of the tested microwave mixer 7 through the second switch 10 is supplied to the intermediate frequency amplifier 11, then it is regulated by the level of the adjustable attenuator 12 and through the third switch 13 it is fed to the second port of the phase difference meter and level ratio 14, the first port of which also receives an intermediate frequency signal ƒ 3 from the third port of the intermediate frequency mixer 8.

Таким образом, измеритель разности фаз и отношения уровней 14 измеряет следующую разность фаз: Δϕ1=ϕ7+ϕ11+ϕ12-ϕ8.Thus, the phase difference meter and the level ratio 14 measures the following phase difference: Δϕ 1 = ϕ 7 + ϕ 11 + ϕ 12 -ϕ 8 .

В итоге определяют искомую фазу ϕ7 абсолютного комплексного коэффициента передачи испытуемого СВЧ-смесителя 7, решив следующую систему уравнений:As a result, determine the desired phase φ 7 integrated absolute transmission rate of the test microwave mixer 7 by solving the following system of equations:

Figure 00000001
Figure 00000001

в виде:

Figure 00000002
, при этом сумму сдвигов фаз усилителя промежуточной частоты 11 и регулируемого аттенюатора 12 ϕ11+ϕ12 отдельно заранее измеряют на промежуточной частоте ƒ3 с помощью векторного анализатора цепей 1.as:
Figure 00000002
, the sum of the phase shifts of the intermediate frequency amplifier 11 and the adjustable attenuator 12 ϕ 11 + ϕ 12 separately separately measured at an intermediate frequency ƒ 3 using a vector network analyzer 1.

Модуль абсолютного комплексного коэффициента передачи испытуемого СВЧ-смесителя 7 определяют аналогично, заменив соответствующие математические операции сложения и вычитания на умножение и деление, либо оставив их без изменения, в случае использования логарифмического масштаба единиц.The absolute complex transfer coefficient modulus of the tested microwave mixer 7 is determined similarly, replacing the corresponding mathematical operations of addition and subtraction by multiplication and division, or leaving them unchanged, if the logarithmic unit scale is used.

Таким образом определяют абсолютный комплексный коэффициент передачи испытуемого СВЧ-смесителя 7.Thus, the absolute complex transfer coefficient of the tested microwave mixer 7 is determined.

Наличие в заявляемом устройстве усилителя промежуточной частоты 11 и регулируемого аттенюатора 12 позволяет снизить амплитудно-фазовую погрешность измерения абсолютного комплексного коэффициента передачи испытуемого СВЧ-смесителя 7 за счет восстановления уровня сигнала промежуточной частоты до уровня зондирующего СВЧ-сигнала. Наличие в устройстве делителя мощности 3 в совокупности с первым и вторым направленными ответвителями 2 и 4 позволяет, в отличие от прототипа, применять в этом устройстве векторный анализатор цепей 1, не имеющий отдельного вывода зондирующего сигнала, за счет этого повышается универсальность устройства.The presence of an intermediate frequency amplifier 11 and an adjustable attenuator 12 in the inventive device reduces the amplitude-phase error of measuring the absolute complex transfer coefficient of the tested microwave mixer 7 by restoring the intermediate frequency signal level to the level of the probing microwave signal. The presence in the device of a power divider 3 in conjunction with the first and second directional couplers 2 and 4 allows, in contrast to the prototype, to use in this device a vector network analyzer 1 that does not have a separate output of the probing signal, thereby increasing the universality of the device.

Claims (1)

Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей, содержащее векторный анализатор цепей, испытуемый СВЧ-смеситель, опорный СВЧ-смеситель, смеситель промежуточной частоты, первый, второй и третий переключатели, измеритель разности фаз и отношения уровней, первый и второй направленные ответвители, отличающееся тем, что в него дополнительно введены усилитель промежуточной частоты, регулируемый аттенюатор, делитель мощности, при этом первый порт векторного анализатора цепей соединен с первым портом второго направленного ответвителя, третий порт которого соединен с третьим портом делителя мощности, второй порт которого соединен с третьим портом первого направленного ответвителя, первый порт которого соединен со вторым портом векторного анализатора цепей, вторые порты первого и второго направленных ответвителей соединены с первыми портами опорного и испытуемого СВЧ-смесителей соответственно, второй порт испытуемого СВЧ-смесителя соединен с СВЧ-гетеродином, вторым портом опорного СВЧ-смесителя и вторым портом смесителя промежуточной частоты, первый порт которого соединен с первым портом делителя мощности, третий порт испытуемого СВЧ-смесителя соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт которого соединен с третьим портом опорного смесителя, а первый неподвижный контакт соединен с первым неподвижным контактом третьего переключателя, подвижный контакт второго переключателя соединен с входом усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен с входом регулируемого аттенюатора, выход которого соединен с подвижным контактом третьего переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен со вторым входом измерителя разности фаз и отношения уровней, первый вход которого соединен с третьим портом смесителя промежуточной частоты.A device for measuring absolute complex transmission coefficients of microwave mixers, comprising a vector network analyzer, a tested microwave mixer, a microwave reference mixer, an intermediate frequency mixer, first, second and third switches, a phase difference meter and level ratios, the first and second directional couplers, characterized in that an intermediate frequency amplifier, an adjustable attenuator, a power divider are additionally introduced into it, while the first port of the vector network analyzer is connected to the first port in one directional coupler, the third port of which is connected to the third port of the power splitter, the second port of which is connected to the third port of the first directional coupler, the first port of which is connected to the second port of the vector network analyzer, the second ports of the first and second directional couplers are connected to the first ports of the reference and test Microwave mixers, respectively, the second port of the tested microwave mixer is connected to the microwave local oscillator, the second port of the reference microwave mixer and the second port of the mixer between frequency, the first port of which is connected to the first port of the power divider, the third port of the tested microwave mixer is connected to the second fixed contact of the second switch, the first fixed contact of which is connected to the second fixed contact of the first switch, the movable contact of which is connected to the third port of the reference mixer, and the first fixed contact is connected to the first fixed contact of the third switch, the movable contact of the second switch is connected to the input of the intermediate frequency amplifier s, the output of which is connected to the input of the adjustable attenuator, the output of which is connected to the movable contact of the third switch, the second fixed contact of which is connected to the second input of the phase difference and level ratio meter, the first input of which is connected to the third port of the intermediate frequency mixer.
RU2016148975A 2016-12-13 2016-12-13 Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves RU2648746C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148975A RU2648746C1 (en) 2016-12-13 2016-12-13 Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148975A RU2648746C1 (en) 2016-12-13 2016-12-13 Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2648746C1 true RU2648746C1 (en) 2018-03-28

Family

ID=61866996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016148975A RU2648746C1 (en) 2016-12-13 2016-12-13 Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2648746C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1599811A1 (en) * 1988-12-05 1990-10-15 Предприятие П/Я А-1490 Apparatus for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-terminal networks with frequency conversion
RU2029966C1 (en) * 1991-06-26 1995-02-27 Минский радиотехнический институт Method for determining frequency changer gain factor
DE102006035827A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Frequency conversion circuit e.g. mixer, scattering parameters measuring method, involves phase coherently measuring waves converging and returning at/from gates of frequency conversion circuit even in case of different frequencies
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
RU2524049C1 (en) * 2013-02-14 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "КубГУ") Device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1599811A1 (en) * 1988-12-05 1990-10-15 Предприятие П/Я А-1490 Apparatus for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-terminal networks with frequency conversion
RU2029966C1 (en) * 1991-06-26 1995-02-27 Минский радиотехнический институт Method for determining frequency changer gain factor
US7415373B2 (en) * 2004-07-05 2008-08-19 Agilent Technologies, Inc. Method of measuring frequency translation device
DE102006035827A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Frequency conversion circuit e.g. mixer, scattering parameters measuring method, involves phase coherently measuring waves converging and returning at/from gates of frequency conversion circuit even in case of different frequencies
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
RU2524049C1 (en) * 2013-02-14 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "КубГУ") Device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices 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
US9720023B2 (en) Vector network power meter
CN106249066B (en) Method for calibrating a cable and corresponding measuring device
WO2010083152A1 (en) High frequency analysis of a device under test
RU2687850C1 (en) Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers
CN110581741B (en) Standing wave abnormal position detection method, equipment and medium
RU2377583C1 (en) Device for measuring complex coefficients of transmission and reflection of microwave four terminal networks
RU2482504C2 (en) Method for calibration of inherent s-parameters of devices for measuring complex coefficients of transmission and reflection of microwave four-terminal devices
RU2648746C1 (en) Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves
RU2377591C1 (en) Method of certification of amplitude-phase error of devices for measurement of complex coefficients of transmitting and reflecting of four-pole shf
RU2621368C1 (en) Method of determining shift angle of microwave device phase with frequency transformation
RU2494408C1 (en) Measuring device of scattering parameters of four-pole at ultra-high frequency
RU2276377C1 (en) Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer
RU2682079C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
RU2649861C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
RU2683804C1 (en) Microwave two-terminal element complex refining coefficient modulus and argument determining method
RU2805381C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadripoles with frequency conversion
RU2774501C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadrupoles
RU2646948C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion up
RU2687980C1 (en) Device for measuring complex transfer coefficients and reflection of microwave devices with frequency conversion
Nikolaenko et al. Analysis of modern techniques for automatic measurements in microwaves
US20110288800A1 (en) Method for measuring system parameter of linear multiport and measuring method using vector network analyzer
RU2673781C1 (en) Method for calibrating two-channel superheterodyne receiver in meter of complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
Korotkov et al. The method for accurate measurements of absolute phase and group delay of frequency converters
JPS62240870A (en) Test apparatus