RU2682079C1 - Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion - Google Patents

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

Info

Publication number
RU2682079C1
RU2682079C1 RU2017139151A RU2017139151A RU2682079C1 RU 2682079 C1 RU2682079 C1 RU 2682079C1 RU 2017139151 A RU2017139151 A RU 2017139151A RU 2017139151 A RU2017139151 A RU 2017139151A RU 2682079 C1 RU2682079 C1 RU 2682079C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
input
output
mixer
switch
Prior art date
Application number
RU2017139151A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Станиславович Коротков
Аким Алексеевич Бабенко
Даниил Русланович Фролов
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 RU2017139151A priority Critical patent/RU2682079C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2682079C1 publication Critical patent/RU2682079C1/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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to a radio measuring technique and can be used in the measurement of the complex transmission and reflection coefficients of microwave frequency conversion devices (microwave mixers). Device is proposed for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion, which contains a vector network analyzer, which includes: microwave test signal generator, the first switch and the associated matched load, the microwave oscillator, the first, second, third and fourth directional couplers, the vector voltmeter with its output contact, the first and second ports. Device also contains a two-channel superheterodyne receiver to which the microwave mixer is connected. Superheterodyne receiver contains: reference microwave mixer, microwave generator, phase locked loop mixer, phase detector, first and second intermediate frequency mixers, six switches, reference oscillator, comparator and computer; microwave amplifier, comparison circuit, fixed attenuator.EFFECT: technical result consists in expanding the functional capabilities of the device for measuring the absolute complex transmittance and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion.1 cl, 1 dwg

Description

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

Известно устройство для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразователем частоты, в котором у генераторов качающейся частоты первые управляющие входы соединены с выходом блока управления, с третьим входом индикатора и входом перестраиваемого генератора промежуточных частот (пат. РФ №2257592, МПК G01R 27/28 (2006.01), опубл. 10.05.2006). Один из выходов генератора промежуточных частот соединен с вторым входом второго фазового детектора. Выход первого генератора качающейся частоты соединен с одним из входов первого смесителя блока фазовой автоподстройки частоты, другой вход которого соединен с выходом второго генератора качающейся частоты. Сигнальный вход опорного смесителя соединен с подвижным контактом третьего переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом четвертого переключателя. При этом подвижный контакт переключателя соединен с выходом усилителя, вход которого соединен с подвижным контактом первого переключателя.A device is known for measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of quadripoles with a frequency converter, in which the oscillating frequency generators have the first control inputs connected to the output of the control unit, with a third input of the indicator and the input of a tunable intermediate frequency generator (US Pat. RF No. 2252592, IPC G01R 27 / 28 (2006.01), published on 05/10/2006). One of the outputs of the intermediate frequency generator is connected to the second input of the second phase detector. The output of the first oscillating frequency generator is connected to one of the inputs of the first mixer of the phase-locked loop, the other input of which is connected to the output of the second oscillating frequency generator. The signal input of the reference mixer is connected to the movable contact of the third switch, the first fixed contact of which is connected to the first fixed contact of the fourth switch. In this case, the movable contact of the switch is connected to the output of the amplifier, the input of which is connected to the movable contact of the first switch.

Известно устройство для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразованием частоты, содержащее два генератора качающейся частоты, блок управления, первый делитель сигналов, аттенюатор, шесть переключателей, два смесителя фазовой автоподстройки частоты, вспомогательный смеситель, усилитель, два фазовых детектора, опорный смеситель, перестраиваемый генератор промежуточных частот, второй делитель сигналов, испытуемый четырехполюсник с преобразователем частоты, смеситель промежуточной частоты измерительного канала, смеситель промежуточной частоты опорного канала, индикатор, решающий блок, третий делитель сигналов (а.с. №1661682, МПК (5) G01R 27/28, опубл. 07.07.1991).A device is known for measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-terminal devices with frequency conversion, comprising two oscillating frequency generators, a control unit, a first signal splitter, an attenuator, six switches, two phase locked loop, an auxiliary mixer, an amplifier, two phase detectors, a reference mixer , tunable intermediate frequency generator, second signal splitter, tested quadrupole with frequency converter, intermediate h mixer measuring channel of simplicity, a mixer intermediate frequency reference channel indicator decider third divider signal (AS №1661682, IPC (5) G01R 27/28, publ. 07.07.1991).

Однако указанные устройства обладают погрешностями измерений, возникающими за счет рассогласования в СВЧ-соединениях при переключениях для реализации измерений суммы и разности модуля и фазы комплексных коэффициентов передачи испытуемого и опорного смесителей СВЧ.However, these devices have measurement errors due to mismatch in the microwave connections during switching to implement measurements of the sum and difference of the module and phase of the complex transfer coefficients of the test and reference microwave mixers.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, 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 устройство дополнительно введены смеситель фазовой автоподстройки частоты, фазовый детектор, два смесителя промежуточной частоты, три переключателя, генератор опорных частот, компаратор и компьютер, образующие вместе с испытуемым СВЧ-смесителем, опорным СВЧ-смесителем и СВЧ-генератором двухканальный супергетеродинный приемник (пат. 2524049, РФ, МПК G01R 27/28 (2006.01), опубл. 27.07.2014). Связи элементов данного устройства между собой образуют устройство, позволяющее определять истинные комплексные коэффициенты передачи и отражения испытуемого СВЧ-смесителя без выполнения переключений и переподсоединений в СВЧ-трактах.The closest in technical essence to the proposed device is a device containing the test microwave four-terminal, a parameter meter of the microwave four-terminal, consisting of a generator of test microwave signals, a first switch and associated load associated with it, a microwave local oscillator, first, second, third, fourth directional couplers, a vector voltmeter with an output contact, first and second ports, a tested microwave mixer, a reference microwave mixer, a microwave generator. An additional phase-locked loop mixer, a phase detector, two intermediate-frequency mixers, three switches, a reference frequency generator, a comparator and a computer, which form a two-channel superheterodyne receiver together with the tested microwave mixer, a microwave reference oscillator (US Pat. 2524049, Russian Federation, IPC G01R 27/28 (2006.01), publ. 07.27.2014). The connections of the elements of this device to each other form a device that allows you to determine the true complex transmission and reflection coefficients of the tested microwave mixer without switching and reconnecting in the microwave paths.

Благодаря наличию в составе устройства векторного анализатора цепей, содержащего в своем составе два рефлектометра, такое устройство позволяет непосредственно измерять и коэффициент отражения сигнальных входов испытуемого и опорного СВЧ-смесителей.Due to the presence of a vector network analyzer in the device, which contains two reflectometers, this device allows you to directly measure the reflection coefficient of the signal inputs of the test and reference microwave mixers.

Однако, описанное выше устройство не позволяет измерять коэффициент отражения гетеродинного входа испытуемого устройства с преобразованием частоты СВЧ-смесителя.However, the device described above does not allow measuring the reflection coefficient of the heterodyne input of the tested device with frequency conversion of the microwave mixer.

Техническим результатом предлагаемого устройства для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты является расширение функциональных возможностей устройства для измерения истинных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты.The technical result of the proposed device for measuring the complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion is to expand the functionality of the device for measuring the true complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion.

В устройстве, взятом за прототип, измеритель параметров четырехполюсников СВЧ будем называть векторным анализатором цепей.In the device taken as a prototype, the microwave four-terminal parameters meter will be called a vector network analyzer.

Для достижения технического результата предлагается устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты, выполненное с возможностью присоединения испытуемого СВЧ-устройства с преобразованием частоты, в качестве которого выступает испытуемый СВЧ-смеситель, содержащее в своем составе векторный анализатор цепей, который включает в себя: генератор испытательных СВЧ-сигналов, первый переключатель и связанную с ним согласованную нагрузку, СВЧ-гетеродин, первый, второй, третий и четвертый направленные ответвители, векторный вольтметр с его выходным контактом, первый и второй порты, к которым может быть присоединен испытуемый четырехполюсник СВЧ или двухканальный супергетеродинный приемник, включающий в себя: испытуемый СВЧ-смеситель, опорный СВЧ-смеситель, СВЧ-генератор, смеситель фазовой автоподстройки частоты, фазовый детектор, первый и второй смесители промежуточной частоты, шесть переключателей, генератор опорных частот, компаратор и компьютер; усилитель СВЧ, схемы сравнения, фиксированный аттенюатор.To achieve a technical result, a device is proposed for measuring the complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion, configured to connect the tested microwave device with frequency conversion, which is the tested microwave mixer, which contains a vector circuit analyzer, which includes: a generator of test microwave signals, a first switch and associated load associated with it, a microwave local oscillator, first, second, third and fourth directional couplers, a vector voltmeter with its output contact, first and second ports to which a test microwave four-terminal or two-channel superheterodyne receiver can be connected, including: a test microwave mixer, a microwave reference mixer, a microwave generator, a phase-locked mixer frequencies, phase detector, first and second intermediate frequency mixers, six switches, a reference frequency generator, a comparator and a computer; microwave amplifier, comparison circuit, fixed attenuator.

Выход генератора испытательных СВЧ-сигналов соединен с подвижным контактом первого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первым входом первичного канала первого направленного ответвителя, второй выход которого соединен с первым входом первичного канала третьего направленного ответвителя, второй выход первичного канала которого соединен с первым портом. Второй неподвижный контакт первого переключателя соединен с первым входом первичного канала второго направленного ответвителя, второй выход первичного канала которого соединен с первым входом первичного канала четвертого направленного ответвителя, второй выход первичного канала которого соединен со вторым портом. Третьи выходы вторичных каналов первого, второго, третьего, четвертого направленных ответвителей соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами векторного вольтметра, пятый вход которого соединен с выходом СВЧ-гетеродина, а выход векторного вольтметра соединен с выходным контактом векторного анализатора цепей. Первый порт векторного анализатора цепей одновременно соединен с первым входом усилителя СВЧ, первым входом схемы сравнения и первым входом испытуемого СВЧ-смесителя, третий выход которого соединен с подвижным контактом пятого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом седьмого переключателя. Второй неподвижный контакт пятого переключателя соединен с первым неподвижным контактом шестого переключателя, подвижный контакт которого соединен с выходом опорного СВЧ-смесителя, первый вход которого соединен с подвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым портом. Выход СВЧ-генератора одновременно соединен с первым неподвижным контактом четвертого переключателя, вторым входом смесителя фазовой автоподстройки частоты и первым входом первичного канала шестого направленного ответвителя, второй выход первичного канала которого соединен со вторым выходом первичного канала пятого направленного ответвителя, первый выход первичного канала которого одновременно соединен со вторым входом испытуемого СВЧ-смесителя и вторым входом схемы сравнения, выход которой соединен со вторым входом СВЧ-усилителя, выход которого соединен со вторым неподвижным контактом четвертого переключателя, подвижный контакт которого соединен со вторым входом опорного СВЧ-смесителя. Третьи выходы вторичных каналов пятого и шестого направленных ответвителей соединены соответственно со вторым и первым неподвижными контактами шестого переключателя, подвижный контакт которого через фиксированный аттенюатор соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя. Первый вход фазового детектора одновременно соединен с выходом смесителя фазовой автоподстройки частоты и первым входом первого смесителя промежуточной частоты, третий выход которого соединен со вторым входом компаратора, первый вход которого соединен с третьим выходом второго смесителя промежуточной частоты, второй вход которого одновременно соединен со вторым входом первого смесителя промежуточной частоты и вторым выходом генератора опорных частот, первый выход которого соединен со вторым входом фазового детектора, выход которого соединен со входом СВЧ-генератора. Первый неподвижный контакт пятого переключателя соединен с первым неподвижным контактом седьмого переключателя, подвижный контакт которого соединен с первым входом второго смесителя промежуточной частоты. Выход компаратора соединен со вторым входом компьютера, первый вход которого соединен с выходным контактом векторного анализатора цепей, выход генератора испытательных СВЧ-сигналов которого соединен с первым входом смесителя фазовой автоподстройки частоты двухканального супергетеродинного приемника.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 first input of the primary channel of the first directional coupler, the second output of which is connected to the first input of the primary channel of the third directional coupler, the second output of the primary channel of which is connected to the first port. The second fixed contact of the first switch is connected to the first input of the primary channel of the second directional coupler, the second output of the primary channel of which is connected to the first input of the primary channel of the fourth directional coupler, the second output of the primary channel of which is connected to the second port. The third outputs of the secondary channels of the first, second, third, fourth directional couplers are connected respectively to the first, second, third and fourth inputs of the vector voltmeter, the fifth input of which is connected to the output of the microwave local oscillator, and the output of the vector voltmeter is connected to the output contact of the vector network analyzer. The first port of the vector network analyzer is simultaneously connected to the first input of the microwave amplifier, the first input of the comparison circuit and the first input of the tested microwave mixer, the third output of which is connected to the movable contact of the fifth switch, the first fixed contact of which is connected to the first fixed contact of the seventh switch. The second fixed contact of the fifth switch is connected to the first fixed contact of the sixth switch, the movable contact of which is connected to the output of the microwave reference mixer, the first input of which is connected to the movable contact of the second switch, the first fixed contact of which is connected to the second port. The output of the microwave generator is simultaneously connected to the first fixed contact of the fourth switch, the second input of the phase-locked loop mixer and the first input of the primary channel of the sixth directional coupler, the second output of the primary channel of which is connected to the second output of the primary channel of the fifth directional coupler, the first output of the primary channel of which is simultaneously connected with the second input of the tested microwave mixer and the second input of the comparison circuit, the output of which is connected to the second input of the microwave amplifier the output of which is connected to the second fixed contact of the fourth switch, the movable contact of which is connected to the second input of the reference microwave mixer. The third outputs of the secondary channels of the fifth and sixth directional couplers are connected respectively to the second and first fixed contacts of the sixth switch, the movable contact of which is connected via a fixed attenuator to the second fixed contact of the second switch. The first input of the phase detector is simultaneously connected to the output of the phase locked loop and the first input of the first intermediate frequency mixer, the third output of which is connected to the second input of the comparator, the first input of which is connected to the third output of the second intermediate frequency mixer, the second input of which is simultaneously connected to the second input of the first the intermediate frequency mixer and the second output of the reference frequency generator, the first output of which is connected to the second input of the phase detector, the output of which connected to the input of the microwave oscillator. The first fixed contact of the fifth switch is connected to the first fixed contact of the seventh switch, the movable contact of which is connected to the first input of the second intermediate frequency mixer. The output of the comparator is connected to the second input of the computer, the first input of which is connected to the output terminal of the vector network analyzer, the output of the test microwave signal generator of which is connected to the first input of the phase-locked loop of the two-channel superheterodyne receiver.

Отличительными признаками заявляемого устройства от прототипа являются наличие вновь введенных:Distinctive features of the claimed device from the prototype are the presence of newly introduced:

- СВЧ-усилителя и фиксированного аттенюатора;- microwave amplifier and fixed attenuator;

- трех дополнительных переключателей: второго, третьего, четвертого;- three additional switches: second, third, fourth;

- двух дополнительных направленных ответвителей: пятого и шестого, образующих рефлектометр;- two additional directional couplers: the fifth and sixth, forming an OTDR;

- схемы сравнения,- comparison schemes,

а также связи между вновь введенными и общими с прототипом элементами.as well as the relationship between the newly introduced and common with the prototype elements.

На фигуре представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты.The figure shows a block diagram of the proposed device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion.

Устройство для измерения параметров преобразователей частоты состоит из векторного анализатора цепей 1 и двухканального супергетеродинного приемника 2.A device for measuring the parameters of frequency converters consists of a vector network analyzer 1 and a two-channel superheterodyne receiver 2.

В состав векторного анализатора цепей 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, первый порт 13, второй порт 14. Между векторным анализатором цепей СВЧ 1 и двухканальным супергетеродинным приемником 2 расположен испытуемый СВЧ-четырехполюсник 15. В состав двухканального супергетеродинного приемника 2 входят усилитель СВЧ 16, схема сравнения 17, второй переключатель 18, фиксированный аттенюатор 19, третий переключатель 20, испытуемый СВЧ-смеситель 21, пятый направленный ответвитель 22, шестой направленный ответвитель 23, четвертый переключатель 24, опорный СВЧ-смеситель 25, смеситель фазовой автоподстройки частоты 26, СВЧ-генератор 27, пятый переключатель 28, шестой переключатель 29, фазовый детектор 30, первый смеситель промежуточной частоты 31, седьмой переключатель 32, второй смеситель промежуточной частоты 33, генератор опорных частот 34, компьютер 35, компаратор 36.The structure of the vector network analyzer 1 includes: a microwave test signal generator 3, a first switch 4 and its associated load 5, a microwave local oscillator 6, a first directional coupler 7, a second directional coupler 8, a vector voltmeter 9, a third directional coupler 10, fourth directional coupler 11, output pin 12, first port 13, second port 14. Between the vector microwave circuit analyzer 1 and the two-channel superheterodyne receiver 2, the test microwave four-terminal 15 is located. the heterodyne receiver 2 includes a microwave amplifier 16, a comparison circuit 17, a second switch 18, a fixed attenuator 19, a third switch 20, a test microwave mixer 21, a fifth directional coupler 22, a sixth directional coupler 23, a fourth switch 24, a reference microwave mixer 25, phase locked loop 26, microwave generator 27, fifth switch 28, sixth switch 29, phase detector 30, first intermediate frequency mixer 31, seventh switch 32, second intermediate frequency mixer 33, generator PORN frequency 34, a computer 35, a comparator 36.

Выход генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 соединен с подвижным контактом первого переключателя 4, первый неподвижный контакт которого соединен с первым входом первичного канала первого направленного ответвителя 7, второй выход которого соединен с первым входом первичного канала третьего направленного ответвителя 10, второй выход первичного канала которого соединен с первым портом 13. Второй неподвижный контакт первого переключателя 4 соединен со входом один первичного канала второго направленного ответвителя 8, второй выход первичного канала которого соединен с первым входом первичного канала четвертого направленного ответвителя 11, второй выход первичного канала которого соединен со вторым портом 14. Третьи выходы 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 вход которого соединен с выходом СВЧ-гетеродина 6, а выход векторного вольтметра соединен с выходным контактом 12 векторного анализатора цепей 1. Первый порт 13 векторного анализатора цепей 1 одновременно соединен с первым входом усилителя СВЧ 16, первым входом схемы сравнения 17 и первым входом испытуемого СВЧ-смесителя 21, третий выход которого соединен с подвижным контактом пятого переключателя 28, первый неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом седьмого переключателя 32. Второй неподвижный контакт пятого переключателя 28 соединен с первым неподвижным контактом шестого переключателя 29, подвижный контакт которого соединен с третьим выходом опорного СВЧ-смесителя 25, первый вход которого соединен с подвижным контактом второго переключателя 18, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым портом 14. Выход СВЧ-генератора 27 одновременно соединен с первым неподвижным контактом четвертого переключателя 24, вторым входом смесителя фазовой автоподстройки частоты 26 и первым входом первичного канала шестого направленного ответвителя 23, второй выход первичного канала которого соединен со вторым выходом первичного канала пятого направленного ответвителя 22, первый выход первичного канала которого одновременно соединен со вторым входом испытуемого СВЧ-смесителя 21 и вторым входом схемы сравнения 17, выход которой соединен со вторым входом СВЧ-усилителя 16, выход которого соединен со вторым неподвижным контактом четвертого переключателя 24, подвижный контакт которого соединен со вторым входом опорного СВЧ-смесителя 25. Третьи выходы вторичных каналов пятого 22 и шестого 23 направленных ответвителей соединены соответственно со вторым и первым неподвижными контактами шестого переключателя 20, подвижный контакт которого через фиксированный аттенюатор 19 соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя 18. Первый вход фазового детектора 30 одновременно соединен с третьим выходом смесителя фазовой автоподстройки частоты 26 первым входом первого смесителя промежуточной частоты 31, третий выход которого соединен со вторым входом компаратора 36, первый вход которого соединен с третьим выходом второго смесителя промежуточной частоты 33, второй вход которого одновременно соединен со вторым входом первого смесителя промежуточной частоты 31 и вторым выходом генератора опорных частот 34, первый выход которого соединен со вторым входом фазового детектора 30, выход которого соединен со входом СВЧ-генератора 27. Первый неподвижный контакт пятого переключателя 28 соединен с первым неподвижным контактом седьмого переключателя 32, подвижный контакт которого соединен с первым входом второго смесителя промежуточной частоты 33. Выход компаратора 36 соединен со вторым входом компьютера 35, первый вход которого соединен с выходным контактом 12 векторного анализатора цепей 1, выход генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 которого соединен с первым входом смесителя фазовой автоподстройки частоты 26 двухканального супергетеродинного приемника 2.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 first input of the primary channel of the first directional coupler 7, the second output of which is connected to the first input of the primary channel of the third directional coupler 10, the second output of the primary channel of which is connected with the first port 13. The second fixed contact of the first switch 4 is connected to the input of one primary channel of the second directional coupler 8, the second output is primary the second channel of which is connected to the first input of the primary channel of the fourth directional coupler 11, the second output of the primary channel of which is connected to the second port 14. The third outputs of the secondary channels of the first 7, second 8, third 10, fourth 11 directional couplers are connected, respectively, with the first, second, the third and fourth inputs of the vector voltmeter 9, the fifth input of which is connected to the output of the microwave oscillator 6, and the output of the vector voltmeter is connected to the output terminal 12 of the vector network analyzer 1. First port 13 is a vector circuit analyzer 1 is simultaneously connected to the first input of the microwave amplifier 16, the first input of the comparison circuit 17 and the first input of the tested microwave mixer 21, the third output of which is connected to the movable contact of the fifth switch 28, the first fixed contact of which is connected to the first fixed contact of the seventh switch 32 The second fixed contact of the fifth switch 28 is connected to the first fixed contact of the sixth switch 29, the movable contact of which is connected to the third output of the microwave reference mixer 25, the first One of which is connected to the movable contact of the second switch 18, the first fixed contact of which is connected to the second port 14. The output of the microwave generator 27 is simultaneously connected to the first fixed contact of the fourth switch 24, the second input of the phase locked loop 26 and the first input of the primary channel of the sixth directional coupler 23, the second output of the primary channel of which is connected to the second output of the primary channel of the fifth directional coupler 22, the first output of the primary channel of which is simultaneously but connected to the second input of the tested microwave mixer 21 and the second input of the comparison circuit 17, the output of which is connected to the second input of the microwave amplifier 16, the output of which is connected to the second fixed contact of the fourth switch 24, the movable contact of which is connected to the second input of the reference microwave mixer 25. The third outputs of the secondary channels of the fifth 22 and sixth 23 directional couplers are connected respectively to the second and first fixed contacts of the sixth switch 20, the movable contact of which through a fixed attenu the torus 19 is connected to the second fixed contact of the second switch 18. The first input of the phase detector 30 is simultaneously connected to the third output of the phase locked loop 26 by the first input of the first intermediate frequency mixer 31, the third output of which is connected to the second input of the comparator 36, the first input of which is connected to the third the output of the second intermediate frequency mixer 33, the second input of which is simultaneously connected to the second input of the first intermediate frequency mixer 31 and the second output of the reference generator Astot 34, the first output of which is connected to the second input of the phase detector 30, the output of which is connected to the input of the microwave generator 27. The first fixed contact of the fifth switch 28 is connected to the first fixed contact of the seventh switch 32, the movable contact of which is connected to the first input of the second intermediate frequency mixer 33. The output of the comparator 36 is connected to the second input of the computer 35, the first input of which is connected to the output terminal 12 of the vector network analyzer 1, the output of the test microwave signal generator 3 which connected to the first input of the mixer of the phase-locked loop 26, the two-channel superheterodyne receiver 2.

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

В первом положении подвижных контактов второго 18 и четвертого 24 переключателей реализуется схема двухканального супергетеродинного приемника для измерения суммы и разности сдвигов фаз и отношения модулей коэффициентов передачи испытуемого 21 и опорного 25 СВЧ-смесителей.In the first position of the movable contacts of the second 18 and fourth 24 switches, a two-channel superheterodyne receiver circuit is implemented to measure the sum and difference of the phase shifts and the ratio of the transmission coefficient modules of test 21 and reference 25 microwave mixers.

При этом на первый вход испытуемого СВЧ-смесителя 21 и опорного СВЧ-смесителя 25 от генератора испытательных сигналов 3 векторного анализатора цепей 1 поочередно с помощью первого переключателя 4 подают испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒ1. Одновременно на вторые входы испытуемого 21 и опорного 25 СВЧ-смесителей постоянно поступают сигналы гетеродина с частотой ƒ2 от СВЧ-генератора 27 двухканального супергетеродинного приемника 2.At the same time, the test microwave signal with a frequency of ƒ 1 is supplied alternately with the first switch 4 to the first input of the tested microwave mixer 21 and the reference microwave mixer 25 from the test signal generator 3 of the vector network analyzer 1 . At the same time, the heterodyne signals with a frequency of ƒ 2 from the microwave generator 27 of the two-channel superheterodyne receiver 2 are constantly fed to the second inputs of test 21 and reference 25 microwave mixers.

Во втором положении подвижных контактов второго 18 и четвертого 24 переключателей реализуется схема для измерения модуля и фазы коэффициента отражения второго входа испытуемого СВЧ-смесителя 21. При этом пятый 22 и шестой 23 направленные ответвители образуют рефлектометр для измерения отношения сигналов с третьих выходов их вторичных каналов с частотами ƒ2, несущих информацию о модуле и фазе коэффициента отражения второго входа испытуемого СВЧ-смесителя 21 в его рабочей точке. Эти сигналы с частотой ƒ2 через второй 18 и третий 20 переключатели поочередно подают на первый вход опорного СВЧ-смесителя 25. При этом в качестве гетеродинного сигнала в опорном СВЧ-смесителе 25 используют сигнал от генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 векторного анализатора цепей 1 с частотой ƒ1. Обычно уровень мощности сигнала от генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 не превышает 10-5 Вт, что недостаточно для гетеродинного сигнала. Поэтому для повышения уровня мощности этого сигнала применен СВЧ-усилитель 16, работающий на частоте ƒ1. С целью выравнивания уровня испытательного СВЧ-сигнала с частотой ƒ1, выполняющего функцию гетеродинного, на втором входе опорного СВЧ-смесителя 25 с уровнем гетеродинного сигнала с частотой ƒ2 на втором входе испытуемого СВЧ-смесителя 21 применяют схему сравнения 17, которая сравнивает уровни сигналов с частотой ƒ2 на втором входе испытуемого СВЧ-смесителя 21 с уровнем испытательного СВЧ-сигнала с частотой ƒ1, поступающего на вход СВЧ-усилителя 16, и в случае их разных уровней через второй вход СВЧ-усилителя 16 регулирует сигнал на его выходе так, чтобы он примерно соответствовал уровню мощности сигнала на втором входе испытуемого СВЧ-смесителя 21. Это обстоятельство исключает появление амплитудно-фазовой погрешности, возникающей за счет разных уровней сигналов на вторых входах опорного 25 и испытуемого 21 СВЧ-смесителей.In the second position of the movable contacts of the second 18 and fourth 24 switches, a circuit is implemented for measuring the module and phase of the reflection coefficient of the second input of the tested microwave mixer 21. In this case, the fifth 22 and sixth 23 directional couplers form an reflectometer for measuring the ratio of signals from the third outputs of their secondary channels with frequencies ƒ 2 , carrying information about the module and phase of the reflection coefficient of the second input of the tested microwave mixer 21 at its operating point. These signals with a frequency of ƒ 2 through the second 18 and third 20 switches are alternately fed to the first input of the microwave reference mixer 25. In this case, the signal from the microwave test signal generator 3 of the vector network analyzer 3 is used as a heterodyne signal in the reference microwave mixer 25 frequency ƒ 1 . Typically, the signal power level from the generator of the test microwave signals 3 does not exceed 10 -5 W, which is not enough for a heterodyne signal. Therefore, to increase the power level of this signal, a microwave amplifier 16 operating at a frequency of ƒ 1 was used . In order to equalize the level of the test microwave signal with a frequency of ƒ 1 , which performs the function of the local oscillator, at the second input of the reference microwave mixer 25 with the level of the heterodyne signal with a frequency of ƒ 2 at the second input of the test microwave mixer 21, a comparison circuit 17 is used that compares the signal levels a frequency ƒ 2 at the second input of the test microwave mixer 21 of the test level microwave signal at a frequency ƒ 1 input to the microwave amplifier input 16, and in case of different levels via the second input of the microwave amplifier 16 adjusts a signal at its output so that it roughly corresponds to the signal power level at the second input of the test microwave mixer 21. This fact eliminates amplitude and phase error occurring due to different levels of the signals at the second input 25 of the support 21 and the test microwave mixers.

В режиме измерения коэффициента отражения второго входа испытуемого СВЧ-смесителя 21 опорный СВЧ-смеситель 25 выполняет функцию датчика уровней падающего и отраженного сигналов с частотой ƒ2 на втором входе испытуемого СВЧ-смесителя 21. Тогда его первый вход используют как гетеродинный, а функцию гетеродинного сигнала выполняет испытательный СВЧ сигнал с частотой ƒ1, усиленный до необходимого уровня мощности СВЧ-усилителем 16.In the measurement mode of the reflection coefficient of the second input of the tested microwave mixer 21, the reference microwave mixer 25 performs the function of a sensor of the levels of incident and reflected signals with a frequency of ƒ 2 at the second input of the tested microwave mixer 21. Then its first input is used as a local oscillator, and the function of the local oscillator signal performs a test microwave signal with a frequency of ƒ 1 , amplified to the required power level by a microwave amplifier 16.

Если обозначить амплитуду сигнала, поступающего от СВЧ-генератора 27 на второй вход испытуемого СВЧ-смесителя 21 с частотой ƒ2, как U21/2, то ответвленная вторичным каналом шестого направленного ответвителя 23 амплитуда падающего на второй вход испытуемого СВЧ-смесителя 21 будет иметь амплитуду U21/2⋅K1, где K1 коэффициент передачи равный переходному ослаблению шестого направленного ответвителя 23. Этот сигнал через третий переключатель 20 в первом положении его подвижного контакта, через фиксированный аттенюатор 19 и второй переключатель 18 во втором положении его подвижного контакта подают на первый вход опорного СВЧ-смесителя 25. В этом смесителе 25 его преобразуют с помощью испытательного СВЧ-сигнала с частотой ƒ1, поступающего на второй вход этого смесителя 25 с выхода СВЧ-усилителя 16, через седьмой переключатель 24 во втором положении его подвижного контакта в первую промежуточную частоту ƒПЧ1=(ƒl-ƒ2). Полученный в результате преобразования сигнал первой промежуточной частоты ƒПЧ1 через шестой переключатель 29 во втором положении его подвижного контакта и седьмой переключатель 32 во втором положении его подвижного контакта поступает на первый вход второго смесителя промежуточной частоты 33, где его преобразуют с помощью сигнала второй промежуточной частоты ƒПЧ2, подаваемого на второй вход этого смесителя 33 со второго выхода генератора опорных частот 34, в сигнал третьей промежуточной частоты ƒПЧ3, который с третьего выхода второго смесителя промежуточной частоты 33 подают на первый вход компаратора 36.If we denote the amplitude of the signal coming from the microwave generator 27 to the second input of the tested microwave mixer 21 with a frequency of ƒ 2 , as U 21/2 , then the branch of the sixth directional coupler 23 secondary channel, the amplitude of the tested microwave mixer 21 incident on the second input will have amplitude U 21/2 ⋅ K 1 , where K 1 the transmission coefficient is equal to the transient attenuation of the sixth directional coupler 23. This signal through the third switch 20 in the first position of its movable contact, through a fixed attenuator 19 and the second switch 18 in the second position of its movable contact is fed to the first input of the reference microwave mixer 25. In this mixer 25 it is converted using a test microwave signal with a frequency of ƒ 1 supplied to the second input of this mixer 25 from the output of the microwave amplifier 16, through the seventh switch 24 in the second position of its movable contact to the first intermediate frequency ƒ IF1 = (ƒ l -ƒ 2 ). The signal of the first intermediate frequency ƒ IF1 obtained as a result of conversion through the sixth switch 29 in the second position of its movable contact and the seventh switch 32 in the second position of its movable contact is supplied to the first input of the second intermediate frequency mixer 33, where it is converted using the second intermediate frequency signal ƒ PCH2 supplied to a second input of the mixer 33 from the second output of the reference oscillator 34, a third intermediate signal frequency ƒ PCH3 that the third output of the second cm CITEL intermediate frequency 33 is supplied to a first input of the comparator 36.

Генератор опорных частот 34 вырабатывает два когерентных сигнала. Один с его первого выхода с частотой ƒПЧ1, а второй с его второго выхода с частотой ƒПЧ2=ƒПЧ1+ƒПЧ3.The reference frequency generator 34 produces two coherent signals. One from its first output with a frequency of ƒ FC1 , and the second of its second output with a frequency of ƒ FC2 = ƒ FC1 + ƒ FC3 .

Двойное преобразование частоты в двухканальном супергетеродинном приемнике 2 применяют для того, чтобы сигнал первой переменной промежуточной частоты ƒПЧ1 преобразовать в сигнал третьей промежуточной частоты ƒПЧ3, который служит опорным в компараторе 36 для сравнения с ним уровней амплитуд и сдвигов фаз преобразованного по частоте гетеродинного сигнала с частотой ƒ2, пришедшего на второй вход СВЧ-смесителя 21 и отраженного от этого входа. Дополнительно к этому двойное преобразование частоты применяют и с целью уменьшения погрешности измерений за счет проведения их на относительно низкой третьей промежуточной частоте ƒПЧ3.Double frequency conversion in a two-channel superheterodyne receiver 2 is used so that the signal of the first intermediate frequency variable ƒ FC1 is converted into a signal of the third intermediate frequency ƒ FC3 , which serves as a reference in the comparator 36 to compare with it the amplitude levels and phase shifts of the frequency-converted heterodyne signal with frequency ƒ 2 , which came to the second input of the microwave mixer 21 and reflected from this input. In addition, double frequency conversion is also used to reduce the measurement error by performing them at a relatively low third intermediate frequency ƒ FC3 .

Опорный сигнал третьей промежуточной частоты ƒПЧ3 получают из сигнала, взятого с выхода генератора испытательных СВЧ-сигналов 3, путем двойного преобразования его частоты, сначала в первую переменную промежуточную частоту ƒПЧ1=(ƒ1-ƒ2) в смесителе фазовой автоподстройки частоты 26, а затем в третью постоянную промежуточную частоту ƒПЧ3=ƒПЧ1-ƒПЧ2 в первом смесителе промежуточной частоты 31, на второй вход которого подают сигналы ƒПЧ2=ƒПЧ1+ƒПЧ3 со второго выхода генератора опорных частот 34, а на первый вход этого смесителя поступает сигнал первой промежуточной частоты ƒПЧ1 с выхода смесителя фазовой автоподстройки частоты 26.A third reference signal intermediate frequency ƒ PCH3 obtained from a signal taken from the output of the microwave generator test signals 3 by converting it to a double frequency, first in first variable ƒ PCH1 = intermediate frequency (ƒ 1 2 -ƒ) in a mixer 26, a phase locked loop, and then to the third constant intermediate frequency ƒ FC3 = ƒ FC1 - FC2 in the first intermediate frequency mixer 31, to the second input of which signals ƒ FC2 = ƒ FC1 + ƒ FC3 from the second output of the reference frequency generator 34, and to the first input of this mixer there is a signal l of the first intermediate frequency ƒ FC1 from the output of the phase locked loop 26.

Преобразование частоты в первом смесителе промежуточной частоты 31 осуществляют по формуле ƒПЧ3=[(ƒПЧ2=ƒПЧ1+ƒПЧ2)-ƒПЧ1]The frequency conversion in the first intermediate frequency mixer 31 is carried out according to the formula ƒ FC3 = [(ƒ FC2 = ƒ FC1 + ƒ FC2 ) -ƒ FC1 ]

Отношение амплитуд падающего на второй вход испытуемого СВЧ-смесителя 21 сигнала гетеродина ƒ2 и отраженного от него же сигнала суть коэффициент отражения Г2 второго входа испытуемого СВЧ-смесителя 21.The ratio of the amplitudes of the local oscillator signal ƒ 2 incident on the second input of the tested microwave mixer 21 and the signal reflected from it is the reflection coefficient G 2 of the second input of the tested microwave mixer 21.

Эти измерения осуществляются следующим образом. Часть уровня амплитуды сигнала гетеродина 27, пришедшего на второй вход испытуемого СВЧ-смесителя 21, ответвляют вторичным каналом шестого направленного ответвителя 23 и с его третьего выхода вторичного канала в виде сигнала U2l/2 с амплитудой U21/2⋅K23 и частотой ƒ2 подают через третий переключатель 20 в первом положении его подвижного контакта, фиксированный аттенюатор 19 и второй переключатель 18 во втором положении его подвижного контакта на первый вход опорного СВЧ-смесителя 25. После преобразования в нем этого сигнала в первую промежуточную частоту ƒПЧ1 его подают через шестой переключатель 29 во втором положении его подвижного контакта и четвертый переключатель 32 во втором положении его подвижного контакта, на первый вход второго смесителя промежуточной частоты 33, где преобразуют в результате второго преобразования частоты в сигнал третьей промежуточной частоты ƒПЧ3, который с его выхода второго смесителя промежуточной частоты 33, поступает на первый вход компаратора 36, где его сравнивают по амплитуде и фазе с опорным сигналом третьей промежуточной частоты ƒПЧ3, поступающим на вход компаратора 36. Результат сравнения получают в виде отношения амплитуд и разности фаз этого опорного сигнала третьей промежуточной частоты ƒПЧ3 и преобразованного в эту частоту гетеродинного сигнала ƒ2, отраженного от второго входа испытуемого СВЧ-смесителя 21. Этот сигнал ответвляют с помощью шестого направленного ответвителя 23 и третьего выхода его вторичного канала, третьего переключателя 20 во втором положении его подвижного контакта, через фиксированный аттенюатор 19 и второй переключатель 18 во втором положении его подвижного контакта подают на первый вход опорного СВЧ-смесителя 25, с третьего выхода которого через шестой переключатель 29 во втором положении его подвижного контакта и седьмой переключатель 32 во втором положении его подвижного контакта после двойного преобразования его частоты в опорном СВЧ-смесителе 25 и втором смесителе второй промежуточной частоты 33 в виде амплитуды сигнала U21/2⋅K23⋅K19⋅K25⋅K33, где K19, K25, K33 - коэффициенты передачи фиксированного аттенюатора 19, опорного СВЧ-смесителя 25 и второго смесителя промежуточной частоты 33 - соответственно, с выхода второго смесителя промежуточной частоты поочередно с падающим сигналом подают на первый вход компаратора 36. Результат сравнения отраженного и падающего сигналов запоминают в памяти компьютера 35.These measurements are carried out as follows. Part of the amplitude level of the local oscillator signal 27, which came to the second input of the tested microwave mixer 21, is branched off by the secondary channel of the sixth directional coupler 23 and from its third output of the secondary channel in the form of a signal U 2l / 2 with amplitude U 21/2 ⋅ K 23 and frequency ƒ 2 is fed via the third switch 20 in the first position of its movable contact, a fixed attenuator 19 and the second switch 18 in the second position of the movable contact on its first input the reference microwave mixer 25. After converting it to the signal of the first intermediate ƒ PCH1 frequency is supplied through the sixth switch 29 in the second position its movable contact and the fourth switch 32 in the second position of its movable contact, to the first intermediate frequency input of the second mixer 33, which is converted in a second frequency conversion into a signal of a third intermediate frequency ƒ PCH3, which from its output of the second mixer of intermediate frequency 33, enters the first input of the comparator 36, where it is compared in amplitude and phase with the reference signal of the third intermediate frequency ƒ FC3 , to the input of the comparator 36. The comparison result is obtained in the form of the ratio of the amplitudes and phase difference of this reference signal of the third intermediate frequency ƒ IF3 and the heterodyne signal ƒ 2 converted to this frequency reflected from the second input of the tested microwave mixer 21. This signal is branched off using the sixth directional coupler 23 and the third output of its secondary channel, the third switch 20 in the second position of its movable contact, through a fixed attenuator 19 and the second switch 18 in the second position of its a different contact is fed to the first input of the microwave reference mixer 25, from the third output of which through the sixth switch 29 in the second position of its movable contact and the seventh switch 32 in the second position of its movable contact after double converting its frequency in the reference microwave mixer 25 and the second mixer the second intermediate frequency 33 in the form of the signal amplitude U 21/2 23K 23 ⋅K 19 ⋅K 25 ⋅K 33 , where K 19 , K 25 , K 33 are the transmission coefficients of the fixed attenuator 19, the reference microwave mixer 25, and the second intermediate mixer frequency 33 - with tvetstvenno, output from the second intermediate frequency mixer alternately with the incident signal is supplied to a first input of the comparator 36. The comparison result of the incident and reflected signals are stored in computer memory 35.

После этого в компараторе 36 сравнивают результаты измерений отношения амплитуды и разности сдвигов фаз падающего и отраженного гетеродинных сигналов на втором входе испытуемого СВЧ-смесителя 21 преобразованными в третью промежуточную частоту ƒПЧ3. В результате этого сравнения вычисляют комплексную величину коэффициента отражения второго входа испытуемого СВЧ-смесителя 21.After that, the comparator 36 compares the results of measurements of the ratio of the amplitude and the phase difference of the incident and reflected heterodyne signals at the second input of the tested microwave mixer 21 converted to the third intermediate frequency ƒ IF3 . As a result of this comparison, the complex value of the reflection coefficient of the second input of the test microwave mixer 21 is calculated.

Математически весь этот процесс может быть представлен следующим образом. Обозначим амплитуду сигнала с частотой ƒ2 подаваемую на второй гетеродинный вход испытуемого СВЧ-смесителя как U21/2, тогда сигнал, ответвленный вторичным каналом шестого направленного ответвителя 23 и проходящий через третий переключатель 20 в первом положении его подвижного контакта после двойного преобразования его частоты будет иметь амплитуду падающего сигнала, пришедшего на первый вход компаратора 36 описываемого формулой в виде комплексного напряжения:Mathematically, this whole process can be represented as follows. Let us denote the signal amplitude with a frequency of ƒ 2 supplied to the second heterodyne input of the tested microwave mixer as U 21/2 , then the signal branched out by the secondary channel of the sixth directional coupler 23 and passing through the third switch 20 in the first position of its movable contact after double converting its frequency will be have the amplitude of the incident signal received at the first input of the comparator 36 described by the formula in the form of a complex voltage:

UПАД=U21/2⋅K23⋅K19⋅K25⋅K33 U PAD = U 21/2 ⋅K 23 ⋅K 19 ⋅K 25 ⋅K 33

В которой K23 переходное ослабление шестого направленного ответвителя 23, а K19, K25, K33 коэффициенты передачи фиксированного аттенюатора 19, опорного СВЧ-смесителя 25 и второго смесителя второй промежуточной частоты 33 соответственно. В компараторе 36 осуществляют сравнение амплитуд сигнала пришедшего на его первый вход с частотой ƒПЧ3 и опорного сигнала поданного на его второй вход с частотой ƒПЧ3. Результат сравнения получают:In which K 23 transient attenuation of the sixth directional coupler 23, and K 19 , K 25 , K 33 the transmission coefficients of the fixed attenuator 19, the reference microwave mixer 25 and the second mixer of the second intermediate frequency 33, respectively. The comparator 36 compares the amplitudes of the signal arriving at its first input with a frequency of ƒ IF3 and the reference signal applied to its second input with a frequency of ƒ IF3 . The result of the comparison is:

Figure 00000001
Figure 00000001

После этого, аналогично измерению амплитуды падающего сигнала, во втором положении подвижного контакта третьего переключателя 20 измеряют амплитуду сигнала гетеродина 27, отраженного от второго входа испытуемого СВЧ-смесителя 21. После преобразования его частоты в третью промежуточную частоту ƒПЧ3 также подают на первый вход компаратора 36 в виде комплексногоAfter that, similarly to measuring the amplitude of the incident signal, in the second position of the movable contact of the third switch 20, the amplitude of the local oscillator 27 signal reflected from the second input of the tested microwave mixer 21 is measured. After converting its frequency to the third intermediate frequency ƒ IF3 is also fed to the first input of the comparator 36 in the form of a comprehensive

напряжения:voltage:

UOTP=U21/2⋅Г21/2⋅K23⋅K19⋅K25⋅K33,U OTP = U 21/2 21 D 21/2 ⋅K 23 ⋅K 19 ⋅K 25 ⋅K 33 ,

где сравнивают по амплитуде и фазе с опорным сигналом третьей промежуточной частоты подаваемой на второй вход компаратора 36 в результате чего получают отношение амплитуд сигналов в комплексном виде:where they compare in amplitude and phase with the reference signal of the third intermediate frequency supplied to the second input of the comparator 36, resulting in a ratio of signal amplitudes in a complex form:

Figure 00000002
Figure 00000002

где K22 переходное ослабление пятого направленного ответвителя 22.where K 22 is a transient attenuation of the fifth directional coupler 22.

Затем после измерения комплексных параметров падающего и отраженного от второго входа испытуемого СВЧ-смесителя 21 сигналов, в компьютере 35 вычисляют комплексный коэффициент отражения второго входа испытуемого СВЧ-смесителя 21 в виде:Then, after measuring the complex parameters of the incident and reflected signals from the second input of the test microwave mixer 21 signals, the complex reflection coefficient of the second input of the tested microwave mixer 21 is calculated in computer 35 in the form:

Figure 00000003
Figure 00000003

Результаты измерений выводят на дисплей компьютера 35.The measurement results are displayed on the computer display 35.

Измерения комплексного коэффициента передачи испытуемого СВЧ-смесителя 21 проводят следующим образом.Measurement of the complex transfer coefficient of the tested microwave mixer 21 is as follows.

Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты работает следующим образом. Перед началом измерений проводят калибровку векторного анализатора цепей 1 согласно одной из существующих методик, например, Agilent Application Note 1287-3 "Applying Error Correction to Network Analyzer Measurements". После калибровки измеряют произведение коэффициентов передачи и сумму фазовых сдвигов последовательно присоединенных испытуемого 21 и опорного 25 СВЧ-смесителей следующим образом. Испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒ1 от генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 через первый переключатель 4 в первом положении его подвижного контакта, через основные каналы первого и третьего направленных ответвите л ей 7 и 10 и первый порт 13 подают на первый (сигнальный) вход испытуемого смесителя 21, на второй (гетеродинный) вход которого поступает СВЧ-сигнал с частотой ƒ2 от СВЧ-генератора 27, выполняющего функцию гетеродина. Образованный в результате гетеродинного преобразования частоты сигнал разностной первой промежуточной частоты ƒПЧ1=ƒ1-ƒ2 испытуемом СВЧ-смесителе 21 с его третьего выхода через пятый переключатель 28 во втором положении его подвижного контакта и шестой переключатель 29 в первом положении его подвижного контакта, подают на третий выход, используемый как вход, опорного СВЧ-смесителя 25. В опорном СВЧ-смесителе 25, в результате сложения сигнала первой промежуточной частоты ƒПЧ1=ƒ1-ƒ2 с сигналом от СВЧ-генератора 27 с частотой ƒ1 поступающим на второй вход опорного СВЧ-смесителя 25, получают сигнал, равный по частоте испытуемому СВЧ-сигналу ƒ1, где ƒ1=ƒПЧ1+ƒ2=(ƒ1-ƒ2)+ƒ2 на первом входе, используемом как выход опорного СВЧ-смесителя 25. Этот сигнал с частотой ƒ1 подают через второй порт 14 и первичные каналы четвертого 11 и второго 8 направленных ответвителей на второй неподвижный контакт переключателя 4, к которому присоединяют согласованную нагрузку 5. На основании того, что испытуемый СВЧ-смеситель 21, имеющий фазовый сдвиг ƒ21, и опорный СВЧ-смеситель 25, имеющий фазовый сдвиг ϕ25, соединены последовательно, их фазовые сдвиги складываются. В результате чего получают общий фазовый сдвиг Σϕ=ϕ21+ϕ25 между первым 13 и вторым 14 портами векторного анализатора цепей 1.A device for measuring the complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion is as follows. Before starting the measurements, the vector circuit analyzer 1 is calibrated according to one of the existing methods, for example, Agilent Application Note 1287-3 "Applying Error Correction to Network Analyzer Measurements". After calibration, measure the product of the transmission coefficients and the sum of the phase shifts of the test receiver 21 and the reference 25 microwave mixers connected in series as follows. Test microwave signal with a frequency of ƒ 1 from the generator of test microwave signals 3 through the first switch 4 in the first position of its movable contact, through the main channels of the first and third directional branches 7 and 10 and the first port 13 is fed to the first (signal) input of the tested mixer 21, the second (heterodyne) input of which receives a microwave signal with a frequency of ƒ 2 from a microwave generator 27 that performs the function of a local oscillator. The differential first intermediate frequency signal ƒ IF1 = ƒ 1 -ƒ 2 formed by heterodyne frequency conversion is tested by the microwave mixer 21 from its third output through the fifth switch 28 in the second position of its movable contact and the sixth switch 29 in the first position of its movable contact the third output used as an input reference microwave mixer 25. The reference microwave mixer 25, as a result of addition of the first intermediate frequency signal PCH1 ƒ = ƒ 1 2 -ƒ with a signal from the microwave oscillator 27 at a frequency ƒ 1 coming n the second input of the reference microwave mixer 25, receive a signal equal in frequency of the microwave signal under test ƒ 1, wherein ƒ 1 = ƒ + ƒ PCH1 2 = (ƒ 1 2 -ƒ) + ƒ 2 at the first input, the output used as a reference microwave mixer 25. This signal with a frequency of ƒ 1 is fed through the second port 14 and the primary channels of the fourth 11 and second 8 directional couplers to the second fixed contact of the switch 4, to which the matched load 5 is connected. Based on the fact that the tested microwave mixer 21, having a phase shift ƒ 21 , and a reference microwave mixer 25, having a phase shift ϕ 25 , with are united sequentially, their phase shifts add up. As a result, a common phase shift Σϕ = ϕ 21 + ϕ 25 is obtained between the first 13 and second 14 ports of the vector network analyzer 1.

Аналогично перемножают коэффициенты передачи испытуемого СВЧ-смесителя 21 K21 и опорного СВЧ-смесителя 25 K25. В результате этого получают общий коэффициент передачи ΣK=K21⋅K25 (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 входы векторного вольтметра 9.Similarly, the transmission coefficients of the tested microwave mixer 21 K 21 and the reference microwave mixer 25 K 25 are multiplied. As a result of this, a common transmission coefficient ΣK = K 21 ⋅K 25 (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 from the secondary channels of the first directional coupler 7 and the fourth directional coupler 11 to the first and fourth inputs of the vector voltmeter 9.

Результаты измерений общего коэффициента передачи ΣK и общего сдвига фаз Σϕ с выхода векторного вольтметра 9 через выходной контакт 12 подают на первый вход компьютера 35, где их фиксируют (записывают в его память).The measurement results of the total transfer coefficient ΣK and the total phase shift Σϕ from the output of the vector voltmeter 9 through the output terminal 12 are fed to the first input of the computer 35, where they are fixed (recorded in its memory).

Величину первой промежуточной частоты ƒПЧ1 в процессе измерений поддерживают постоянной с помощью системы фазовой автоподстройки частоты. Величина первой переменной промежуточной частоты ƒПЧ1 задается с помощью генератора опорных частот 34 и может быть выбрана любой в пределах рабочего диапазона генератора опорных частот 34, который в свою очередь определяется условиями эксплуатации.The value of the first intermediate frequency ƒ IF1 during the measurement process is kept constant using a phase-locked loop. The value of the first variable intermediate frequency ƒ IF1 is set using the reference frequency generator 34 and can be selected within the operating range of the reference frequency generator 34, which in turn is determined by the operating conditions.

Генератор опорных частот 34 одновременно с сигналом первой переменной промежуточной частоты ƒПЧ1 вырабатывает сигнал второй промежуточной частоты ƒПЧ2, постоянно сдвинутый относительно сигнала первой промежуточной частоты на величину третьей постоянной промежуточной частоты ƒПЧ3, когерентной с сигналом первой и второй промежуточной частоты и равной ƒПЧ3=ƒПЧ1-ƒПЧ2, величина которой стабилизирована кварцевым резонатором (на фиг. не показано), являющимся неотъемлемой частью генератора опорных частот 34. Система фазовой автоподстройки частоты работает следующим образом. На первый вход смесителя фазовой автоподстройки частоты 26 подают часть испытательного СВЧ-сигнала с частотой ƒ1 от генератора испытательных СВЧ-сигналов 3, а на второй вход этого смесителя 26 поступает сигнал с выхода генератора СВЧ-сигналов 27. Сигнал с третьего выхода смесителя фазовой автоподстройки частоты 26, равный разности частот ƒ1-ƒ2 генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 и генератора СВЧ 27 подают на первый вход фазового детектора 30, на второй вход которого поступает сигнал с первого выхода генератора опорных частот 34. Сигнал ошибки с выхода фазового детектора 30 подают на вход СВЧ-генератора 27, в результате чего его частота ƒ2 следует за изменениями частоты ƒ1 испытательного СВЧ-сигнала генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 так, что разность между частотами ƒ1 и ƒ2 с точностью до фазы равна выбранной первой промежуточной частоте ƒПЧ1. Даже при качании генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 в диапазоне частот разность между его частотой и частотой СВЧ-генератора 27 благодаря системе фазовой автоподстройки частоты будет оставаться постоянной и равной выбранной первой промежуточной частоте ƒПЧ1.The reference frequency generator 34 simultaneously with the signal of the first intermediate frequency intermediate ƒ IF1 generates a second intermediate frequency signal ƒ IF2 , constantly shifted relative to the signal of the first intermediate frequency by the value of the third constant intermediate frequency ƒ IF3 , coherent with the signal of the first and second intermediate frequency and equal to ƒ IF3 = ƒ IF1 -ƒ IF2 , the value of which is stabilized by a quartz resonator (not shown in FIG.), which is an integral part of the reference frequency generator 34. Phase locked loop system and frequency works as follows. At the first input of the phase locked loop 26, a part of the microwave test signal with a frequency of ƒ 1 is supplied from the test microwave signal generator 3, and the second input of this mixer 26 is supplied with a signal from the microwave generator 27. The signal from the third output of the phase locked loop 26 frequency equal to the frequency difference ƒ 1 2 -ƒ test microwave generator 3 and the signal generator 27 of the microwave supplied to the first input of the phase detector 30, the second input of which receives a signal from the first output of the reference oscillator 34. The signal ERROR and output from the phase detector 30 is input to the microwave generator 27, whereby its frequency ƒ 2 follows the test generator microwave signal changes frequency ƒ 1 test microwave signal 3 so that the difference between the frequencies ƒ 1 and ƒ 2 with an accuracy to phase equal to the selected first intermediate frequency ƒ IF1 . Even when the test signal generator 3 oscillates in the frequency range, the difference between its frequency and the frequency of the microwave generator 27, due to the phase-locked loop, will remain constant and equal to the selected first intermediate frequency ƒ IF1 .

Затем определяют отношение коэффициентов передачи и разность фазовых сдвигов испытуемого 21 и опорного 25 СВЧ-смесителей. Для этого измерения производят путем сравнения амплитуды и фазы испытательного сигнала с выхода три второго смесителя промежуточной частоты 33, образованного в результате двойного преобразования частоты испытательного СВЧ-сигнала сначала от испытуемого 21, а затем опорного 25 СВЧ-смесителей, с опорным сигналом третьей промежуточной частоты ƒПЧ3 в компараторе 36, с последующим вычислением отношения коэффициентов передачи и разности фазовых сдвигов испытуемого 21 и опорного 25 СВЧ-смесителей в компьютере 35.Then determine the ratio of the transmission coefficients and the difference in phase shifts of test 21 and reference 25 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 33, formed as a result of double frequency conversion of the test microwave signal, first from test 21, and then the reference 25 microwave mixers, with the reference signal of the third intermediate frequency ƒ IF3 in the comparator 36, with the subsequent calculation of the ratio of the transmission coefficients and the phase difference of the test 21 and the reference 25 microwave mixers in the computer 35.

Двойное преобразование частоты применяют для того, чтобы сигнал первой переменной промежуточной частоты ƒПЧ1 преобразовать в сигнал третьей постоянной промежуточной частоты ƒПЧ3 и сравнение сдвигов фаз и разности амплитуд, с целью уменьшения погрешности измерений, проводить на постоянной, относительно низкой промежуточной частоте. Опорный сигнал третьей промежуточной частоты ƒПЧ3 получают из испытательного СВЧ-сигнала, с выхода генератора испытательных СВЧ-сигналов 3, путем двойного преобразования его частоты, сначала в первую промежуточную частоту ƒПЧ1 в смесителе фазовой автоподстройки частоты 26, а затем в третью промежуточную частоту ƒПЧ2 в первом смесителе промежуточной частоты 31, сигнал которой подают на второй вход компаратора 36.Double frequency conversion is used so that the signal of the first variable intermediate frequency ƒ IF1 is converted into a signal of the third constant intermediate frequency ƒ IF3 and the phase shifts and amplitude differences are compared to reduce the measurement error at a constant, relatively low intermediate frequency. The reference signal of the third intermediate frequency ƒ 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 ƒ IF1 in the phase-locked loop 26, and then to the third intermediate frequency ƒ IF 2 in the first intermediate frequency mixer 31, the signal of which is fed to the second input of the comparator 36.

Испытательный сигнал первой переменной промежуточной частоты ƒПЧ1 подают сначала с третьего выхода испытуемого СВЧ-смесителя 21 на первый вход второго смесителя промежуточной частоты 33 в первом положении подвижного контакта пятого 28 и седьмого 32 переключателей, при измерении коэффициента передачи и сдвига фаз испытуемого СВЧ-смесителя 21. Затем испытательный сигнал первой переменной промежуточной частоты ƒПЧ1 с третьего выхода опорного СВЧ-смесителя 25 подают на первый вход второго смесителя промежуточной частоты 33, во втором положении подвижного контакта шестого 29 и седьмого 32 переключателей, при измерении коэффициента передачи и сдвига фаз опорного СВЧ-смесителя 25. Подвижные контакты пятого 28 и шестого 29 переключателей переводят во второе и первое положения соответственно. 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 21⋅K21, его истинный сдвиг фаз ϕ21, модуль коэффициента передачи опорного СВЧ-смесителя 25 К25, его истинный сдвиг фаз ϕ25, модуль коэффициента передачи второго смесителя промежуточной частоты 33 K33, а его истинный сдвиг фаз ϕ33. Тогда амплитуда сигнала от порта 13, пришедшая к первому входу компаратора 36 в первом положении подвижного контакта седьмого переключателя 32, будет составлять U13⋅K21⋅K33, а сдвиг фаз ϕ25+ϕ33. Аналогично амплитуда сигнала от порта 14, пришедшая к первому входу компаратора 36 во втором положении подвижного контакта седьмого переключателя 32, будет составлять U14⋅K25⋅K33, а сдвиг фаз ϕ25+ϕ33. В компараторе 36 сравнивают по амплитуде и фазе сигналы, поступающие отдельно от первого порта 13 и отдельно от второго порта 14, на первый вход компаратора 36, преобразованные во втором смесителе промежуточной частоты 33 в третью промежуточную частоту ƒПЧ3 с постоянным по амплитуде и фазе опорным сигналом третьей промежуточной частоты ƒПЧ3, подаваемым с третьего выхода первого смесителя промежуточной частоты 31 на второй вход компаратора 36. В результате в компараторе 36 получают отношение произведения амплитуды сигнала первого порта 13 U13 и коэффициентов передачи испытуемого смесителя 21 K21 и второго смесителя промежуточной частоты 33 K33 к постоянному опорному уровню сигнала UПЧ3 третьей промежуточной частоты ƒПЧ3; отношение произведения амплитуды сигнала второго порта 14 и коэффициентов передачи опорного смесителя 25 K25 и второго смесителя промежуточной частоты 33 K33 к постоянному опорному уровню сигнала UПЧ3 третьей промежуточной частоты ƒПЧ3. Для сдвигов фаз в компараторе 36 получают значения разности между суммой сдвигов фаз испытуемого смесителя 21 ϕ21 и второго смесителя промежуточной частоты 33 ϕ33 и фазой опорного сигнала третьей промежуточной частоты ϕПЧ3, (ϕ21+ϕ33)-ϕПЧ3. Аналогично получают значения разности между суммой сдвигов фаз опорного смесителя 25 ϕ25 и второго смесителя промежуточной частоты ϕ33 и фазой опорного сигнала третьей промежуточной частоты ϕПЧ3, (ϕ25+ϕ33)-ϕПЧ3.The test signal of the first variable intermediate frequency ƒ IF1 is fed first from the third output of the tested microwave mixer 21 to the first input of the second intermediate frequency mixer 33 in the first position of the movable contact of the fifth 28 and seventh 32 switches, when measuring the transmission coefficient and phase shift of the tested microwave mixer 21 . Then, the test signal to the first variable intermediate frequency ƒ PCH1 the third output of reference microwave mixer 25 is fed to a first input of the second intermediate frequency mixer 33 in the second position the movable contact 29 of the sixth and seventh switches 32, when measuring the gain and phase shift of the reference microwave mixer 25. The movable contacts 28 of the fifth and sixth switches 29 is transferred to the second and first position respectively. 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 21⋅K 21 , its true phase shift ϕ 21 , the transmission coefficient module of the reference microwave mixer 25 K 25 , its true phase shift ϕ 25 , the transmission coefficient module of the second intermediate frequency mixer 33 K 33 , and its true phase shift is ϕ 33 . Then the amplitude of the signal from port 13, which came to the first input of the comparator 36 in the first position of the movable contact of the seventh switch 32, will be U 13 ⋅K 21 ⋅K 33 , and the phase shift ϕ 25 + ϕ 33 . Similarly, the amplitude of the signal from port 14, which came to the first input of the comparator 36 in the second position of the movable contact of the seventh switch 32, will be U 14 ⋅K 25 ⋅K 33 , and the phase shift ϕ 25 + ϕ 33 . The amplitude and phase of the comparator 36 compares the signals arriving separately from the first port 13 and separately from the second port 14 to the first input of the comparator 36, converted in the second mixer of the intermediate frequency 33 into the third intermediate frequency ƒ FC3 with a constant amplitude and phase reference signal a third intermediate frequency ƒ PCH3 supplied from the third output of the first intermediate frequency mixer 31, a second input of the comparator 36. The result obtained in the comparator 36 the ratio of the first work port 13 U signal amplitude 13 and a test transmission coefficients K of the mixer 21 and second mixer 21, intermediate frequency 33 K 33 to a constant reference level signal U PCH3 third intermediate frequency ƒ PCH3; the ratio of the product of the amplitude of the signal of the second port 14 and the transmission coefficients of the reference mixer 25 K 25 and the second mixer of the intermediate frequency 33 K 33 to the constant reference level of the signal U ПЧ3 of the third intermediate frequency 3 ПЧ3 . For phase shifts in comparator 36, the difference between the sum of the phase shifts of the tested mixer 21 ϕ 21 and the second intermediate frequency mixer 33 ϕ 33 and the phase of the reference signal of the third intermediate frequency ϕ FC3 , (ϕ 21 + ϕ 33 ) -ϕ FC3 is obtained . Similarly, the difference values between the sum of the phase shifts of the reference mixer 25 ϕ 25 and the second intermediate frequency mixer ϕ 33 and the phase of the reference signal of the third intermediate frequency ϕ FC3 , (ϕ 25 + ϕ 33 ) -ϕ FC3 are obtained .

Полученные значения (ϕ21+ϕ33)-ϕПЧ3 и (ϕ25+ϕ33)-ϕПЧ3 с выхода компаратора 36 поступают на второй вход компьютера 35 и фиксируются в его памяти. В компьютере 35 вычисляют отношение коэффициентов передачи испытуемого смесителя 21 и опорного смесителя 25 (учитывая, что U13=U14):The obtained values (ϕ 21 + ϕ 33 ) -ϕ IF3 and (ϕ 25 + ϕ 33 ) -ϕ IF3 from the output of the comparator 36 go to the second input of the computer 35 and are recorded in its memory. The computer 35 calculates the ratio of the transmission coefficients of the test mixer 21 and the reference mixer 25 (considering that U 13 = U 14 ):

Figure 00000004
Figure 00000004

И разность сдвигов фаз между испытуемым 21 и опорным 25 смесителями:And the difference in phase shifts between test 21 and reference 25 mixers:

(ϕ21+ϕ33)-ϕПЧ3-(ϕ25+ϕ33)-ϕПЧ3=ϕ21-ϕ25=Δϕ(ϕ 21 + ϕ 33 ) -ϕ IF3 - (ϕ 25 + ϕ 33 ) -ϕ IF3 = ϕ 21 -ϕ 25 = Δϕ

Значения ΔK и Δϕ фиксируются в памяти компьютера 35.The values of ΔK and Δϕ are recorded in the memory of the computer 35.

После измерения суммы и разности коэффициентов передачи и сдвигов фаз испытуемого 21 и опорного 25 СВЧ-смесителей вычисляют истинные коэффициенты передачи и фазовые сдвиги испытуемого СВЧ-смесителя 21. Расчеты производят следующим образом.After measuring the sum and difference of the transfer coefficients and phase shifts of the test 21 and the reference 25 microwave mixers, the true transmission coefficients and phase shifts of the test microwave mixer 21 are calculated. The calculations are as follows.

В памяти компьютера 35 имеется ранее измеренное произведение коэффициентов передачи Σ=K21⋅K25 в результате последовательного присоединения испытуемого 21 и опорного 25 СВЧ-смесителей. А также отношение коэффициентов передачи

Figure 00000005
полученное в результате параллельных измерений испытуемого 21 и опорного 25 СВЧ-смесителей. В компьютере 27 решается система уравнений:In the memory of computer 35, there is a previously measured product of transmission coefficients Σ = K 21 ⋅K 25 as a result of sequential connection of test subject 21 and reference 25 microwave mixers. As well as the ratio of gear ratios
Figure 00000005
obtained as a result of parallel measurements of test subject 21 and reference 25 microwave mixers. In computer 27, a system of equations is solved:

Figure 00000006
Figure 00000006

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:

Figure 00000007
Figure 00000007

В памяти компьютера 35 имеется полученное в результате последовательного присоединения испытуемого 21 и опорного 25 СВЧ-смесителей значение суммы их сдвигов фаз Σϕ=ϕ21+ϕ25. А также значение разности их сдвигов фаз Δϕ=ϕ21-ϕ25, полученное в результате параллельных измерений испытуемого 21 и опорного 25 СВЧ-смесителей.In the memory of computer 35 there is the value of the sum of their phase shifts Σϕ = ϕ 21 + ϕ 25 obtained as a result of sequential connection of test 21 and reference 25 microwave mixers. And also the value of the difference in their phase shifts Δϕ = ϕ 21 -ϕ 25 obtained as a result of parallel measurements of the test subject 21 and the reference 25 microwave mixers.

В компьютере 35 решается система уравнений:In computer 35, a system of equations is solved:

Figure 00000008
Figure 00000008

Находят действительные значения фазового сдвига испытуемого 21 и опорного 25 СВЧ-смесителей соответственно:The actual values of the phase shift of the test 21 and reference 25 microwave mixers are found, respectively:

Figure 00000009
Figure 00000009

Полученные истинные значения модуля и фазы комплексного коэффициента передачи испытуемого СВЧ-смесителя 21 выводятся на экран компьютера 35 для выбранной частотной точки рабочего диапазона генератора испытательных СВЧ-сигналов 3, на выбранной с помощью генератора опорных частот 34 первой промежуточной частоте ƒПЧ1 и в виде амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик этого СВЧ смесителя 21 в панорамном режиме его испытаний, при автоматическом качании генератора испытательных СВЧ сигналов 3 в его рабочем диапазоне частот.The obtained true values of the module and phase of the complex transfer coefficient of the tested microwave mixer 21 are displayed on a computer screen 35 for the selected frequency point of the operating range of the test microwave signal generator 3, at the first intermediate frequency ƒ IF1 selected with the reference frequency generator 34 and in the form of amplitude frequency and phase-frequency characteristics of this microwave mixer 21 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 21 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 21 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 векторный анализатор цепей 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 первого 7 и третьего 10 направленных ответвителей, а другой, аналогичный, системой встречно включенных второго 8 и четвертого 11 направленных ответвителей, 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 6 в векторном вольтметре 9.Additionally, the vector circuit analyzer 1 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 test microwave 4-terminal is connected to them. Two reflectometers are used to determine the S-parameters of the microwave 4-terminal 15, one of which is formed by a system of counter-connected first 7 and 10 third directional couplers, and another, similar, by a system of counter-connected second 8 and fourth 11 directional couplers, the signals from the secondary channels of which are converted into a constant intermediate frequency, obtained as the difference between the frequencies of the signals from the generator of the test microwave signals 3 and the microwave oscillator 6 in a vector voltmeter 9.

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 S11, 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, in the direction of supply of the test microwave signal from port 13 to port 14, the complex coefficients of the scattering matrix of the tested microwave four-terminal S 11 are measured, as the ratio of signals at the first and third inputs of the vector voltmeter 9, S 21 , as the ratio of signals at the first and the fourth inputs of the 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 S12 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 test microwave four-terminal network are measured, S 22 as the ratio of signals at the second and fourth inputs and S 12 as the ratio of signals at the second and third inputs of the vector voltmeter 9.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности по сравнению с устройством, выбранным за прототип. Оно обладает новизной и промышленной применимостью. Таким образом, предлагаемое устройство удовлетворяет критериям изобретения.Thus, the proposed device allows you to expand the functionality compared to the device selected for the prototype. It has novelty and industrial applicability. Thus, the proposed device meets the criteria of the invention.

Claims (1)

Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты, выполненное с возможностью присоединения испытуемого СВЧ-устройства с преобразованием частоты, в качестве которого выступает испытуемый СВЧ-смеситель, содержащее векторный анализатор цепей, состоящий из генератора испытательных СВЧ-сигналов, первого переключателя, согласованной нагрузки, связанной с первым переключателем, СВЧ-гетеродина, первого, второго, третьего и четвертого направленных ответвителей, векторного вольтметра с выходным контактом, первого и второго портов, при этом выход генератора испытательных СВЧ-сигналов соединен с подвижным контактом первого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первым выходом первичного канала первого направленного ответвителя, второй выход первичного канала которого соединен с первым входом первичного канала третьего направленного ответвителя, второй выход первичного канала которого соединен с первым портом, второй порт соединен со вторым выходом первичного канала четвертого направленного ответвителя, первый вход первичного канала которого соединен со вторым выходом первичного канала второго направленного ответвителя, первый вход первичного канала которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя, третьи 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, а выход векторного вольтметра соединен с выходным контактом, при этом к первому и второму портам может быть присоединен испытуемый четырехполюсник СВЧ или двухканальный супергетеродинный приемник, выполненный с возможностью присоединения испытуемого СВЧ-смесителя и состоящий из опорного СВЧ-смесителя, смесителя фазовой автоподстройки частоты, фазового детектора, генератора опорных частот, пятого, шестого и седьмого переключателей, первого и второго смесителей промежуточной частоты, компаратора и компьютера, при этом первый вход испытуемого СВЧ-смесителя соединен с первым портом, третий выход испытуемого СВЧ-смесителя соединен с подвижным контактом пятого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом седьмого переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом шестого переключателя, подвижный контакт которого соединен с третьим выходом опорного СВЧ-смесителя, первый вход смесителя фазовой автоподстройки частоты 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, третий выход которого соединен со вторым входом компаратора, первый вход которого соединен с третьим выходом второго смесителя промежуточной частоты, первый вход которого соединен с подвижным контактом седьмого 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 шестого и седьмого переключателей соединены между собой, выход компаратора соединен со вторым входом компьютера, первый вход которого соединен с выходным контактом векторного вольтметра, отличающееся тем, что в него дополнительно введены усилитель СВЧ, схема сравнения, фиксированный аттенюатор, пятый и шестой направленные ответвители, образующие рефлектометр, второй, третий и четвертый переключатели, при этом усилитель СВЧ первым своим входом соединен одновременно с первым входом схемы сравнения, первым портом и первым входом испытуемого СВЧ-смесителя, второй выход первичного канала пятого направленного ответвителя соединен со вторым выходом первичного канала шестого направленного ответвителя, первый вход первичного канала которого соединен с выходом СВЧ-генератора, вторым входом смесителя фазовой автоподстройки частоты и первым неподвижным контактом четвертого переключателя, подвижный контакт которого соединен со вторым входом опорного СВЧ-смесителя, первый вход которого соединен с подвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым портом, второй неподвижный контакт второго переключателя, через фиксированный аттенюатор соединен с подвижным контактом третьего переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с третьим выходом вторичного канала шестого направленного ответвителя, второй неподвижный контакт третьего переключателя соединен с третьим выходом вторичного канала пятого направленного ответвителя, второй неподвижный контакт четвертого переключателя соединен с выходом усилителя СВЧ, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения, второй вход которой соединен одновременно с первым входом первичного канала пятого направленного ответвителя, и вторым входом испытуемого СВЧ-смесителя.A device for measuring the complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion, configured to connect the test microwave device with frequency conversion, which is the test microwave mixer, containing a vector network analyzer, consisting of a generator of test microwave signals, the first switch, matched load associated with the first switch, microwave oscillator, first, second, third and fourth directional couplers, vector a meter with an output contact, first and second ports, while 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 first output of the primary channel of the first directional coupler, the second output of the primary channel of which is connected to the first input of the primary channel the third directional coupler, the second output of the primary channel of which is connected to the first port, the second port is connected to the second output of the primary channel of the fourth direction flare coupler, the first input of the primary channel of which is connected to the second output of the primary channel of the second directional coupler, the first input of the primary channel of which is connected to the second fixed contact of the first switch, the third outputs of the secondary channels of the first, second, third and fourth directional couplers are connected to the first, second, the third and fourth inputs of the vector voltmeter, respectively, the fifth input of which is connected to the microwave local oscillator, and the output of the vector voltmeter is connected to the output con by the act, while the test microwave four-terminal or two-channel superheterodyne receiver can be connected to the first and second ports, configured to connect the test microwave mixer and consisting of a microwave reference mixer, a phase-locked loop mixer, a phase detector, a reference frequency generator, fifth, the sixth and seventh switches, the first and second intermediate frequency mixers, the comparator and the computer, while the first input of the tested microwave mixer is connected to the first port, one third the output of the tested microwave mixer is connected to the movable contact of the fifth switch, the first fixed contact of which is connected to the first fixed contact of the seventh switch, the second fixed contact of which is connected to the second stationary contact of the sixth switch, the movable contact of which is connected to the third output of the reference microwave mixer, the first input a phase locked loop is connected to the output of the test microwave signal generator, the output of a phase locked loop is connected to the first input of the phase detector and the first input of the first intermediate frequency mixer, the third output of which is connected to the second input of the comparator, the first input of which is connected to the third output of the second intermediate frequency mixer, the first input of which is connected to the movable contact of the seventh switch, and its second input is connected to the second the 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 is connected to the input of the microwave generator, the second fixed contacts of the sixth and seventh 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, characterized in that the microwave amplifier is additionally introduced into it, comparison circuit , a fixed attenuator, fifth and sixth directional couplers forming an OTDR, second, third and fourth switches, while the microwave amplifier with its first input is connected simultaneously with the first input of the comparison circuit, the first port and the first input of the tested microwave mixer, the second output of the primary channel of the fifth directional coupler is connected to the second output of the primary channel of the sixth directional coupler, the first input of the primary channel of which is connected to the output of the microwave generator, the second input of the phase locked loop and the first fixed contact of the fourth switch, the movable contact of which is connected to the second input of the reference microwave mixer, the first input of which is connected to the movable m contact of the second switch, the first fixed contact of which is connected to the second port, the second fixed contact of the second switch, through a fixed attenuator is connected to the movable contact of the third switch, the first fixed contact of which is connected to the third output of the secondary channel of the sixth directional coupler, the second fixed contact of the third switch is connected with the third output of the secondary channel of the fifth directional coupler, the second fixed contact of the fourth switch with connected to the output of the microwave amplifier, the second input of which is connected to the output of the comparison circuit, the second input of which is connected simultaneously with the first input of the primary channel of the fifth directional coupler, and the second input of the tested microwave mixer.
RU2017139151A 2017-11-10 2017-11-10 Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion RU2682079C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139151A RU2682079C1 (en) 2017-11-10 2017-11-10 Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139151A RU2682079C1 (en) 2017-11-10 2017-11-10 Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2682079C1 true RU2682079C1 (en) 2019-03-14

Family

ID=65805747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017139151A RU2682079C1 (en) 2017-11-10 2017-11-10 Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2682079C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2774501C1 (en) * 2021-12-21 2022-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadrupoles

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1596278A1 (en) * 1988-07-20 1990-09-30 Предприятие П/Я А-1490 Method of determining gain factors of four-terminal networks with frequency conversion
SU1661682A1 (en) * 1989-08-07 1991-07-07 Краснодарский научно-исследовательский институт радиоизмерительной аппаратуры "Ритм" Two-port amplitude-frequency and phase-frequency characteristics meter with frequency converter
US6041077A (en) * 1997-05-28 2000-03-21 The Aerospace Corporation Frequency translating device transmission response method
RU2257592C1 (en) * 2004-06-25 2005-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (КубГУ) Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of quadripoles with frequency converter
US7415373B2 (en) * 2004-07-05 2008-08-19 Agilent Technologies, Inc. Method of measuring frequency translation device
RU2377591C1 (en) * 2008-09-10 2009-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственная компания "Ритм" Method of certification of amplitude-phase error of devices for measurement of complex coefficients of transmitting and reflecting of four-pole shf
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 (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1596278A1 (en) * 1988-07-20 1990-09-30 Предприятие П/Я А-1490 Method of determining gain factors of four-terminal networks with frequency conversion
SU1661682A1 (en) * 1989-08-07 1991-07-07 Краснодарский научно-исследовательский институт радиоизмерительной аппаратуры "Ритм" Two-port amplitude-frequency and phase-frequency characteristics meter with frequency converter
US6041077A (en) * 1997-05-28 2000-03-21 The Aerospace Corporation Frequency translating device transmission response method
RU2257592C1 (en) * 2004-06-25 2005-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (КубГУ) Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of quadripoles with frequency converter
US7415373B2 (en) * 2004-07-05 2008-08-19 Agilent Technologies, Inc. Method of measuring frequency translation device
RU2377591C1 (en) * 2008-09-10 2009-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственная компания "Ритм" Method of certification of amplitude-phase error of devices for measurement of complex coefficients of transmitting and reflecting of four-pole shf
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2774501C1 (en) * 2021-12-21 2022-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadrupoles
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
US8058880B2 (en) Calibrated two port passive intermodulation (PIM) distance to fault analyzer
US9720023B2 (en) Vector network power meter
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
US7592818B2 (en) Method and apparatus for measuring scattering coefficient of device under test
US8400165B2 (en) Power calibration system
CN110581741B (en) Standing wave abnormal position detection method, equipment and medium
US7772827B2 (en) Measuring device, in particular, a vectorial network analyzer with phase regulation
RU2682079C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
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
Gimpilevich et al. Mathematical model of the measuring procedure of an automatic device for built-in monitoring of microwave path parameters
RU2276377C1 (en) Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer
RU2687980C1 (en) Device for measuring complex transfer coefficients and reflection of microwave devices with frequency conversion
RU2649861C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
RU2648746C1 (en) Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves
RU2646948C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion up
RU2805381C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadripoles with frequency conversion
US20110288800A1 (en) Method for measuring system parameter of linear multiport and measuring method using vector network analyzer
RU2774501C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadrupoles
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
RU2499271C1 (en) Device to measure complex coefficients of transmission and reflection of microwave quadripoles
RU2753828C1 (en) Method for calibration and determination of inherent systematic errors of vector network analyser