RU2687850C1 - Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers - Google Patents

Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers Download PDF

Info

Publication number
RU2687850C1
RU2687850C1 RU2018109878A RU2018109878A RU2687850C1 RU 2687850 C1 RU2687850 C1 RU 2687850C1 RU 2018109878 A RU2018109878 A RU 2018109878A RU 2018109878 A RU2018109878 A RU 2018109878A RU 2687850 C1 RU2687850 C1 RU 2687850C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
port
mixers
mixer
intermediate frequency
Prior art date
Application number
RU2018109878A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Станиславович Коротков
Аким Алексеевич Бабенко
Даниил Русланович Фролов
Дмитрий Викторович Нереуцкий
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 RU2018109878A priority Critical patent/RU2687850C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2687850C1 publication Critical patent/RU2687850C1/en

Links

Images

Classifications

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

Abstract

FIELD: measurement.
SUBSTANCE: invention relates to radio measuring equipment and can be used in measuring complex transfer coefficients and reflection of microwave devices with frequency conversion (microwave mixers). Device for measuring complex transmission coefficients of microwave mixers includes a vector network analyser (ACV) with first, second, third and fourth ports, as well as microwave heterodyne, matched load, tested microwave mixer, first reference microwave mixers, first, second and third switches. In addition, the second reference microwave mixer, intermediate frequency amplifier, fixed and tunable attenuators are introduced. Connections between newly introduced and common elements enable to use it at transition from one measurement to another by means of switching at intermediate frequency due to use of four-port vector analyzer of circuits. Required complex transmission coefficient
Figure 00000017
of the tested microwave mixer is calculated by formula:
Figure 00000018
where Σ1 is the transmission coefficient of the test and first reference microwave mixers; Σ2 - complex transfer coefficient of tested and second reference microwave mixers; Σ3 is the total complex transmission coefficient of the first and the second reference microwave mixers.
EFFECT: high accuracy of determining complex transmission coefficients of microwave mixers, as well as simplifying the measurement process.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретения относятся к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты.The invention relates to a radio measuring technique and can be used in the measurement of the complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion.

Известны устройства для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ, в зарубежной литературе именуемые векторными анализаторами цепей (ВАЦ). (Хибель М. Основы векторного анализа цепей. М.: Издательский дом МЭИ, 2009 г., с. 26, рис. 2.1.1). В общем случае, ВАЦ, предназначенный для измерения испытуемого устройства с произвольным числом портов, также содержит любое целое число портов или каналов, каждый из которых состоит из СВЧ-генератора испытательных сигналов, когерентного с ним СВЧ-гетеродина, тестового порта, обеспечивающего разделение падающих и отраженных волн, два супергетеродинных приемника для измерительного и опорного каналов с целью понижения частоты, а также компьютер для выполнения математической коррекции систематических ошибок и визуализации измерительных данных. При этом из уровня техники наибольшее распространение получили двух- и четырехпортовые реализации ВАЦ.Known devices for measuring the complex transmission coefficients and reflections of microwave quadrupoles, in the foreign literature referred to as vector network analyzers (VAC). (Hibel M. Fundamentals of vector analysis of chains. M .: Publishing House MEI, 2009, p. 26, Fig. 2.1.1). In general, the VAC, designed to measure a device under test with an arbitrary number of ports, also contains any integer number of ports or channels, each of which consists of a microwave generator of test signals, a coherent microwave oscillator with it, a test port providing separation of incident and reflected waves, two superheterodyne receivers for the measuring and reference channels for the purpose of lowering the frequency, as well as a computer for performing mathematical correction of systematic errors and visualization of measuring data. In this case, in the state of the art, two-and four-port ACC implementations are most common.

Такие приборы позволяют измерять коэффициенты отражения от любого порта испытуемого устройства, а также коэффициенты передачи между любыми двумя портами этого устройства. Однако с их помощью невозможно напрямую измерять комплексные коэффициенты передачи СВЧ-устройств с преобразованием частоты, так как измерение угла сдвига фаз, вносимого в сигнал промежуточной частоты, относительно сигнала СВЧ.Such instruments allow measuring the reflection coefficients from any port of the device under test, as well as the transmission coefficients between any two ports of this device. However, with their help it is impossible to directly measure the complex transmission coefficients of microwave devices with frequency conversion, as the measurement of the phase angle introduced into the intermediate frequency signal relative to the microwave signal.

Известны устройства для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников, содержащие два генератора качающейся частоты, блок управления генераторами, исследуемый четырехполюсник с преобразованием частоты, смеситель фазовой автоподстройки частоты, блок фазовой автоподстройки частоты, два смесителя промежуточной частоты измерительного и опорного каналов, генератор промежуточных частот, фазовый детектор, двухканальный амплитудно-фазовый индикатор и вспомогательный смеситель, а также элемент сравнения и управляемый аттенюатор (а.с. №918890 МПК5 G01R 27/28, опубл. 07.04.1982, и а.с. №1075195 МПК5 G01R 27/28, опубл. 23.02.1984). Помимо параметров четырехполюсников без преобразования частоты, с помощью этих устройств возможно измерение параметров четырехполюсников с преобразованием частоты и СВЧ-смесителей.The known device for measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of quadrupoles, containing two oscillator frequency oscillator, generator control unit, researched quadrupole with frequency conversion, phase locked loop mixer, phase locked loop unit, two mixers of intermediate frequency measuring and reference channels, intermediate frequency generator , phase detector, dual-channel amplitude-phase indicator and auxiliary mixer, as well as a comparison element and a controlled attenuator (AS No. 918890 MPK5 G01R 27/28, publ. 04/07/1982, and AS No. 1075195 MPK5 G01R 27/28, publ. 02/23/1984). In addition to the parameters of quadrupoles without frequency conversion, using these devices it is possible to measure the parameters of quadrupoles with frequency conversion and microwave mixers.

Однако с помощью указанных устройств возможно измерять комплексный коэффициент передачи испытуемого СВЧ-смесителя лишь относительно опорного сигнала или опорного СВЧ-смесителя, что уменьшает точность измерений.However, using these devices it is possible to measure the complex transfer coefficient of the tested microwave mixer only relative to the reference signal or the reference microwave mixer, which reduces the measurement accuracy.

Известны устройства для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразованием частоты, состоящие из измерительного фазового моста на основе испытуемого и опорного четырехполюсников с преобразованием частоты, генератора испытательных сигналов, векторного вольтметра и переключателей (а.с. №1538149 МПК5 G01R 27/28, опубл. 23.01.1990, и а.с. №1599811 МПК5 G01R 27/28, опубл. 15.10.1990).Known devices for measuring the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of quadrupoles with frequency conversion, consisting of a measuring phase bridge based on the test and reference quadrupoles with frequency conversion, test signal generator, vector voltmeter and switches (as. No. 1538149 IPC 5 G01R 27 / 28, published on 01/23/1990, and by AS No. 1599811 IPC 5 G01R 27/28, published on 10.15.1990).

С помощью таких устройств возможно определение истинного значения сдвига фаз испытуемого СВЧ-смесителя, не зависящего от опорного сигнала. Однако работа с данными устройствами предполагает проведение измерений, содержащих как минимум шесть соединений и разъединений трактов СВЧ, что вносит дополнительную случайную погрешность измерений, связанную с неидентичностью механических соединений этих трактов. Наибольшее влияние эта неидентичность оказывает именно на фазовые измерения.Using such devices, it is possible to determine the true value of the phase shift of the tested microwave mixer, which is independent of the reference signal. However, working with these devices involves carrying out measurements containing at least six connections and disconnections of the microwave paths, which introduces additional random measurement error associated with nonidentity of the mechanical connections of these paths. This nonidentity has the greatest influence on phase measurements.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты, содержащее испытуемый СВЧ-четырехполюсник, измеритель параметров четырехполюсников СВЧ, состоящий из генератора испытательных СВЧ-сигналов, первого переключателя и связанной с ним согласованной нагрузки, СВЧ-гетеродина, четырех направленных ответвителей, векторного вольтметра с выходным контактом, первого и второго портов, испытуемого и опорного СВЧ-смесителя и СВЧ-генератора. При этом смеситель фазовой автоподстройки частоты, фазовый детектор, два смесителя промежуточной частоты, второго, третий, четвертый переключатели, генератор опорных частот, компаратор и компьютер образуют вместе с испытуемым СВЧ-смесителем, опорным СВЧ-смесителем и СВЧ-генератором двухканальный супергетеродинный приемник, (пат. РФ №2524049, МПК G01R 27/28 (2006.01), опубл. 27.07.2014). Такое устройство позволяет измерять абсолютные комплексные коэффициенты передачи и отражения испытуемого СВЧ-смесителя без выполнения переключений и переподсоединений в СВЧ-трактах.The closest to the present invention is a device for measuring absolute complex transmittance and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion, containing a test microwave quadrupole, a microwave four-port parameter meter, consisting of a test microwave signal generator, a first switch and the associated matched load, a microwave - heterodyne, four directional couplers, vector voltmeter with output contact, first and second ports, test and reference microwave mixer and microwave g generators of. Phase-locked loop mixer, phase detector, two intermediate frequency mixers, second, third, fourth switches, a reference frequency generator, a comparator and a computer together with the tested microwave mixer, reference microwave mixer and microwave generator, form a two-channel superheterodyne receiver, ( RF Pat. No. 2524049, IPC G01R 27/28 (2006.01), published on July 27, 2014). Such a device makes it possible to measure absolute complex transmission and reflection coefficients of the tested microwave mixer without switching and reconnecting in the microwave paths.

Однако работа данного устройства предполагает измерения как на сверхвысоких, так и на промежуточных частотах. При этом для измерения на промежуточных частотах используют дополнительный измерительный прибор - компаратор, который необходимо дополнительно калибровать вместе с трактами промежуточной частоты двухканального супергетеродинного приемника для устранения систематической погрешности. При этом случайная погрешность измерений с помощью компаратора дополнительно уменьшает точность измерения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-устройств с преобразованием частоты. Кроме того, с помощью данного устройства при измерении суммы комплексных коэффициентов передачи испытуемого и опорного СВЧ-смесителей невозможно учесть и устранить амплитудно-фазовую погрешность, связанную с ослаблением испытательного сигнала СВЧ с испытуемом СВЧ-смесителе.However, the operation of this device involves measurements at both ultrahigh and intermediate frequencies. At the same time, for measuring at intermediate frequencies, an additional measuring device is used - the comparator, which must be further calibrated along with the intermediate frequency paths of the two-channel superheterodyne receiver to eliminate systematic error. In this case, the random measurement error using a comparator further reduces the accuracy of measuring the complex transmission coefficients of microwave devices with frequency conversion. In addition, using this device when measuring the sum of the complex transfer coefficients of the test and reference microwave mixers, it is impossible to take into account and eliminate the amplitude-phase error associated with the attenuation of the test microwave signal with the test microwave mixer.

В этом устройстве измеритель параметров четырехполюсников СВЧ будем называть векторным анализатором цепей. При этом будем рассматривать четырехпортовое исполнение данного прибора.In this device, the meter of parameters of microwave quadrupoles will be called the vector network analyzer. In this case we will consider the four-port performance of this device.

Известен способ определения коэффициентов передачи четырехполюсников с преобразованием частоты (а.с. 1596278, МПК G01R 27/28). Этот способ основан на том, что при помощи измерительного фазового моста измеряют в логарифмическом масштабе суммарный коэффициент передачи испытуемого и опорного четырехполюсников с преобразованием частоты соединенных последовательно, а затем, также при помощи измерительного фазового моста, измеряют в логарифмическом масштабе разностный коэффициент передачи испытуемого и опорного четырехполюсников с преобразованием частоты, соединенных параллельно. После этого по формуле определяют коэффициент передачи испытуемого четырехполюсника с преобразованием частоты. При этом необходимо уточнить, что в данном способе под термином «коэффициент передачи» в рамках данного способа подразумевается модуль комплексного коэффициента передачи испытуемого четырехполюсника с преобразованием частоты. Но при этом такой способ позволяет определить и угол сдвига фаз испытуемого четырехполюсника с преобразованием частоты.There is a method of determining the transfer coefficients of quadrupoles with frequency conversion (and.with. 1596278, IPC G01R 27/28). This method is based on the fact that, using a measuring phase bridge, the total transfer ratio of the test and reference quadrupoles with frequency conversion connected in series is measured on a logarithmic scale, and then the transfer differential of the test and reference four-pole networks are also measured using a measuring phase bridge. with frequency conversion, connected in parallel. After that, the formula determines the transfer coefficient of the tested quadrupole with frequency conversion. It is necessary to clarify that in this method, the term "transfer coefficient" in the framework of this method means the module of the complex transfer coefficient of the tested quadrupole with frequency conversion. But at the same time, this method allows to determine the phase angle of the tested quadrupole with frequency conversion.

Однако погрешность измерения комплексного коэффициента передачи четырехполюсника с преобразованием частоты в этом способе увеличивается с ростом частоты входного сигнала испытуемого четырехполюсника за счет нестабильности контактных СВЧ-соединений. Такой способ достаточно сложен в технической реализации и слабо поддается автоматизации, поскольку для этого требуется применение электромеханических СВЧ-переключателей, но при этом нестабильность фазового сдвига их контактов выше, чем у обычного СВЧ-соединения, и за счет этого увеличивается погрешность измерений.However, the measurement error of the complex transfer coefficient of a quadrupole with frequency conversion in this method increases with an increase in the frequency of the input signal of the test quadrupole due to the instability of the contact microwave connections. This method is rather complicated in technical implementation and is not easily automated because it requires the use of electromechanical microwave switches, but the instability of the phase shift of their contacts is higher than that of a conventional microwave connection, and this increases the measurement error.

Известен способ определения характеристик устройств с преобразованием частоты (пат. США 6690722, МПК Н04В 17/00). В этом способе на вход испытуемого устройства с преобразованием частоты подают входной сигнал исходной частоты, который в нем преобразуют в сигнал промежуточной частоты. Затем сигнал промежуточной частоты с выхода испытуемого устройства с преобразованием частоты подают на рассогласованный двухполюсник. Отраженный от рассогласованного двухполюсника сигнал промежуточной частоты подают обратно на испытуемое устройство с преобразованием частоты, в котором он преобразуется обратно в отраженный сигнал исходной частоты. Сравнивая, входной и отраженный сигналы исходной частоты, определяют комплексный коэффициент передачи испытуемого устройства с преобразованием частоты.There is a method of determining the characteristics of devices with frequency conversion (US Pat. No. 6,690,722, IPC H04B 17/00). In this method, an input signal of the original frequency is fed to the input of the frequency conversion device, which in it is converted into an intermediate frequency signal. Then the intermediate frequency signal from the output of the device under test with frequency conversion is fed to the mismatched two-port network. Reflected from the mismatched two-pole signal, the intermediate frequency is fed back to the device under test with frequency conversion, in which it is converted back into the reflected signal of the original frequency. Comparing the input and reflected signals of the original frequency, determine the complex transfer coefficient of the device under test with frequency conversion.

Однако данный способ имеет высокую амплитудно-фазовую погрешность, обусловленную различными уровнями падающего и отраженного сигналов, которая сравнима с погрешностью переключений в способе по а.с. 1596278. Кроме этого, данный способ имеет ограниченные возможности, поскольку в нем изначально предполагается, что испытуемое устройство с преобразованием частоты является взаимным. Поэтому такой способ не позволяет измерять параметры преобразователей частоты, содержащих помимо смесителей дополнительными устройствами, такие как усилители, циркуляторы, являющимися невзаимными.However, this method has a high amplitude-phase error due to different levels of the incident and reflected signals, which is comparable to the switching error in the method according to a.s. 1596278. In addition, this method has limited capabilities, since it initially assumes that the tested device with frequency conversion is reciprocal. Therefore, this method does not allow to measure the parameters of frequency converters containing, in addition to mixers, additional devices, such as amplifiers, circulators, which are non-reciprocal.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения коэффициентов передачи преобразователей частоты (пат. 2029966, МПК G01R 27/28), заключающейся в преобразовании выходного сигнала промежуточной частоты исследуемого преобразователя в СВЧ-сигнал, частота которого равна частоте сигнала на его входе, с помощью обратновключенного первого опорного преобразователя частоты, и измерении с помощью векторного анализатора СВЧ-цепей модуля и фазы суммарного коэффициента передачи исследуемого и первого опорного преобразователей частоты. Кроме того, измеряют модуль и фазу суммарного коэффициента передачи исследуемого и второго опорного преобразователя частоты, включаемого вместо первого опорного преобразователя частоты. Затем измеряют модуль и фазу суммарного коэффициента передачи первого опорного преобразователя частоты, включаемого в прямом направлении, и второго опорного преобразователя частоты, включаемого в обратном направлении. После этого вычисляют модуль и фазу коэффициентов передачи исследуемого преобразователя частоты, первого опорного преобразователя и второго опорного преобразователя. При этом в данном способе предполагается использование двухпортового векторного анализатора цепей.The closest to the present invention is a method for determining the transfer coefficients of frequency converters (US Pat. 2029966, IPC G01R 27/28), which consists in converting the output signal of the intermediate frequency of the converter under investigation into a microwave signal whose frequency is equal to the frequency of the signal at its input, using the first reference frequency converter, and measurement using a vector analyzer of the microwave circuits of the module and phase of the total transfer coefficient of the studied and first reference frequency converters. In addition, they measure the module and phase of the total transfer coefficient of the studied and second reference frequency converter, which is included instead of the first reference frequency converter. Then measure the module and phase of the cumulative gain of the first reference frequency converter, included in the forward direction, and the second reference frequency converter, included in the reverse direction. After that, the module and the phase of the transfer coefficients of the frequency converter under investigation, the first reference converter and the second reference converter are calculated. In this case, this method assumes the use of a two-port vector network analyzer.

Однако данный способ имеет большую погрешность измерений за счет нестабильности контактных СВЧ-соединений, поскольку даже если промежуточная частота не лежит в диапазоне СВЧ, такой способ содержит минимум четыре цикла соединения и разъединения на СВЧ. Кроме того, точность измерений с помощью данного устройства уменьшается за счет амплитудно-фазовой погрешности, возникающей в опорных устройствах с преобразованием частоты.However, this method has a large measurement error due to the instability of the contact microwave connections, because even if the intermediate frequency does not lie in the microwave range, this method contains at least four cycles of connection and disconnection on the microwave. In addition, the accuracy of measurements using this device is reduced due to the amplitude-phase error that occurs in the reference devices with frequency conversion.

Техническим результатом является увеличение точности определения искомой величины, а также упрощение процесса измерений.The technical result is to increase the accuracy of determining the desired value, as well as simplifying the measurement process.

Для достижения технического результата предлагается устройство, содержащее в своем составе векторный анализатор цепей (ВАЦ) с первым, вторым, третьим и четвертым портами, а также СВЧ-гетеродин, согласованную нагрузку, испытуемый СВЧ-смеситель, первый и второй опорные СВЧ-смесители, первый, второй и третий переключатели, усилитель промежуточной частоты, фиксированный и перестраиваемый аттенюаторы.To achieve the technical result, a device is proposed that contains a vector network analyzer (VAC) with the first, second, third and fourth ports, as well as the microwave LO, matched load, the tested microwave mixer, the first and second reference microwave mixers, the first , second and third switches, intermediate frequency amplifier, fixed and tunable attenuators.

Первый порт ВАЦ соединен с портом радиочастоты RF (англ. Radio Frequency - радиочастота) испытуемого СВЧ-смесителя, порт гетеродина LO (англ. Local Oscillator - гетеродин) которого связан одновременно с выходом СВЧ-гетеродина и портами гетеродина первого и второго опорных СВЧ-смесителей. Четвертый порт ВАЦ связан с согласованной нагрузкой для изоляции между каналами. Порт промежуточной частоты IF (англ. Intermediate Frequency - промежуточная частота) испытуемого СВЧ-смесителя соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт которого соединен со входом фиксированного аттенюатора, выход которого соединен со входом усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен со входом перестраиваемого аттенюатора. При этом выход этого аттенюатора соединен с подвижным контактом третьего переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с портом промежуточной частоты второго опорного СВЧ-смесителя, порт радиочастоты которого соединен с третьим портом ВАЦ. При этом первый неподвижный контакт третьего переключателя соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя. Подвижный контакт второго переключателя соединен с портом промежуточной частоты первого опорного СВЧ-смесителя, порт радиочастоты которого соединен со вторым портом ВАЦ.The first port of the ACV is connected to the RF port of the RF (Radio Frequency) of the microwave mixer being tested, LO port (the Local Oscillator is the local oscillator) which is connected simultaneously with the output of the LO and the LO ports of the first and second reference microwave mixers . The fourth ACV port is associated with a matched load for isolation between the channels. The intermediate frequency IF port (English Intermediate Frequency) of the microwave mixer under test is connected to the first fixed contact of the first switch, the moving contact of which is connected to the input of a fixed attenuator, the output of which is connected to the input of the intermediate frequency amplifier, the output of which is connected to the input of a tunable attenuator . The output of this attenuator is connected to the moving contact of the third switch, the second fixed contact of which is connected to the intermediate frequency port of the second reference microwave mixer, the radio frequency port of which is connected to the third port of the VAC. The first fixed contact of the third switch is connected to the second fixed contact of the second switch, the first fixed contact of which is connected to the second fixed contact of the first switch. The movable contact of the second switch is connected to the intermediate frequency port of the first reference microwave mixer, the radio frequency port of which is connected to the second port of the VAC.

Способ определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей, включающий преобразование выходного сигнала промежуточной частоты исследуемого СВЧ-смесителя в СВЧ-сигнал, частота которого равна частоте сигнала на его входе, с помощью обратновключенного первого опорного СВЧ-смесителя и измерении с помощью четырехпортового ВАЦ суммарного комплексного коэффициента передачи испытуемого и первого опорного СВЧ-смесителей Σ1. Затем с помощью изменения положения переключателей измеряют комплексный коэффициент передачи испытуемого и второго опорного СВЧ-смесителей Σ2. Затем снова с помощью изменения положения переключателей измеряют суммарный комплексный коэффициент передачи первого и второго опорных СВЧ-смесителей Σ3. После этого вычисляют комплексные коэффициенты передачи испытуемого СВЧ-смесителя, которыми без ограничений общности могут быть и первый, и второй опорные СВЧ-смесители. При этом искомый комплексный коэффициент передачи

Figure 00000001
испытуемого СВЧ-смесителя вычисляют по формуле:The method of determining the complex transfer coefficients of microwave mixers, including converting the output signal of the intermediate frequency of the microwave mixer under study into a microwave signal whose frequency is equal to the frequency of the signal at its input, using the reverse reference first microwave mixer and measuring using the four-port VAC of the total complex coefficient transfer of the test and the first reference microwave mixers Σ 1 . Then, by changing the position of the switches, the complex transfer coefficient of the subject and the second reference microwave mixer Σ 2 is measured. Then again, by changing the position of the switches, the total complex transfer coefficient of the first and second microwave reference mixers Σ 3 is measured. After that, the complex transfer coefficients of the tested microwave mixer are calculated, which, without loss of generality, can be the first and the second reference microwave mixers. In this case, the desired complex transfer ratio
Figure 00000001
the tested microwave mixer is calculated by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

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

- второго опорного СВЧ-смесителя;- the second reference microwave mixer;

- усилителя промежуточной частоты;- intermediate frequency amplifier;

- фиксированного и перестраиваемого аттенюаторов,- fixed and tunable attenuators,

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

Отличительным признаком предлагаемого способа является возможность перехода от одного измерения к другому с помощью переключений на промежуточной частоте, используя четырехпортовый векторный анализатор цепей.A distinctive feature of the proposed method is the possibility of transition from one measurement to another using switching at an intermediate frequency using a four-port vector network analyzer.

Наличие этих отличительных существенных признаков устройства и способа обеспечивает уменьшение погрешности измерений, т.к. отсутствует необходимость использования компаратора и появляется возможность перехода от одного измерения к другому только с помощью переключений в трактах промежуточной частоты, что также упрощает процесс определения искомой величины. Кроме того, наличие усилителя промежуточной частоты и двух аттенюаторов позволяет устранить амплитудно-фазовую погрешность, возникающую в опорных СВЧ-смесителях.The presence of these distinctive essential features of the device and method provides a reduction in measurement error, since there is no need to use a comparator and it is possible to switch from one measurement to another only by switching in the intermediate frequency paths, which also simplifies the process of determining the desired value. In addition, the presence of an intermediate frequency amplifier and two attenuators allows you to eliminate the amplitude-phase error that occurs in the reference microwave mixers.

На фигуре представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей.The figure shows the block diagram of the proposed device for measuring the complex transfer coefficients of microwave mixers.

Устройство содержит в своем составе ВАЦ 1 с первым, вторым, третьим и четвертым портами, а также СВЧ-гетеродин 2, согласованную нагрузку 3, испытуемый СВЧ-смеситель 4, первый 5 и второй 6 опорные СВЧ-смесители, первый 7, второй 8 и третий 9 переключатели, фиксированный аттенюатор 10, усилитель промежуточной частоты 11 и перестраиваемый аттенюатор 12.The device contains VATS 1 with the first, second, third and fourth ports, as well as the microwave LO 2, the matched load 3, the tested microwave mixer 4, the first 5 and the second 6 supporting microwave mixers, the first 7, the second 8 and the third 9 switches, a fixed attenuator 10, an intermediate frequency amplifier 11 and a tunable attenuator 12.

Первый порт ВАЦ 1 соединен с портом радиочастоты RF испытуемого СВЧ-смесителя 4, порт гетеродина LO которого связан одновременно с выходом СВЧ-гетеродина 2 и портами гетеродина первого 5 и второго 6 опорных СВЧ-смесителей. Четвертый порт ВАЦ 1 связан с согласованной нагрузкой 3. Порт промежуточной частоты IF испытуемого СВЧ-смесителя 4 соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя 7, подвижный контакт которого соединен со входом фиксированного аттенюатора 10, выход которого соединен со входом усилителя промежуточной частоты 11, выход которого соединен со входом перестраиваемого аттенюатора 12. При этом выход этого аттенюатора 12 соединен с подвижным контактом третьего переключателя 9, второй неподвижный контакт которого соединен с портом промежуточной частоты второго опорного СВЧ-смесителя 6, порт радиочастоты которого соединен с третьим портом ВАЦ 1. При этом первый неподвижный контакт третьего переключателя 9 соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя 8, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя 7. Подвижный контакт второго переключателя 8 соединен с портом промежуточной частоты первого опорного СВЧ-смесителя 5, порт радиочастоты которого соединен со вторым портом ВАЦ 1.The first port of the ACS 1 is connected to the radio frequency port RF of the tested microwave mixer 4, the LO port of which LO is connected simultaneously with the output of the microwave LO of 2 and the ports of the local oscillator of the first 5 and second 6 of the reference microwave mixers. The fourth port of the ACS 1 is connected to the matched load 3. The intermediate frequency port IF of the tested microwave mixer 4 is connected to the first fixed contact of the first switch 7, the moving contact of which is connected to the input of the fixed attenuator 10, the output of which is connected to the input of the intermediate frequency amplifier 11, the output of which connected to the input of a tunable attenuator 12. The output of this attenuator 12 is connected to the movable contact of the third switch 9, the second fixed contact of which is connected to the interport the frequency of the second reference microwave mixer 6, the radio frequency port of which is connected to the third port of the VAC 1. The first fixed contact of the third switch 9 is connected to the second fixed contact of the second switch 8, the first fixed contact of which is connected to the second fixed contact of the first switch 7. Movable the contact of the second switch 8 is connected to the intermediate frequency port of the first reference microwave mixer 5, the radio frequency port of which is connected to the second port of the VAC 1.

Для осуществления способа определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей устройство будем использовать следующим образом.For implementing the method for determining the complex transfer coefficients of microwave mixers, the device will be used as follows.

Перед началом измерений векторный анализатор цепей 1 должен быть откалиброван по одному из известных способов калибровки ВАЦ, например, основанному на использовании четырех эталонных элементов СВЧ-тракта: нагрузок холостого хода, короткого замыкания и согласованной нагрузки, а также перемычки между портами. Этот метод в литературе называется SOLT от первых букв слов: Short - короткозамкнутая нагрузка (КЗ), Open - нагрузка холостого хода (XX), Load - согласованная нагрузка (СН) и Thru - перемычка между портами (см. В.Г. Губа, А.А. Ладур, А.А. Савин Классификация и анализ методов калибровки векторных анализаторов цепей // Доклады ТУСУРа - №2 (24) - ч. 1-2011, С. 149-155).Before starting measurements, the vector network analyzer 1 should be calibrated using one of the known methods for calibrating the WAC, for example, based on the use of four reference elements of the microwave path: no-load loads, short circuit and matched load, as well as jumpers between ports. This method in the literature is called SOLT from the first letters of words: Short - short-circuited load (CZ), Open - load idling (XX), Load - matched load (CH) and Thru - jumper between ports (see V.G. Guba, AA Ladur, AA Savin Classification and analysis of methods for calibrating vector network analyzers // TUSUR reports - №2 (24) - part 1-2011, p. 149-155).

Затем предварительно определяют коэффициенты передачи трактов промежуточной частоты, а именно:Then pre-determine the transmission coefficients of the intermediate frequency paths, namely:

- тракта от первого неподвижного контакта первого переключателя 7 в первом положении его подвижного контакта до подвижного контакта второго переключателя 8 во втором положении его подвижного контакта и первом положении подвижного контакта третьего переключателя 9;- path from the first fixed contact of the first switch 7 in the first position of its movable contact to the movable contact of the second switch 8 in the second position of its movable contact and the first position of the movable contact of the third switch 9;

- тракта от первого неподвижного контакта первого переключателя 7 в первом положении его подвижного контакта до второго неподвижного контакта третьего переключателя 9 во втором положении его подвижного контакта.- path from the first fixed contact of the first switch 7 in the first position of its movable contact to the second fixed contact of the third switch 9 in the second position of its movable contact.

- тракта от подвижного контакта второго переключателя 8 в первом положении его подвижного контакта до второго неподвижного контакта третьего переключателя 9 во втором положении его подвижного контакта и втором положении подвижного контакта первого переключателя 7.- path from the movable contact of the second switch 8 in the first position of its movable contact to the second fixed contact of the third switch 9 in the second position of its movable contact and the second position of the movable contact of the first switch 7.

Так как данные тракты работают на одной низкой промежуточной частоте, их параметры могут быть измерены стандартными способами (Хибель М. Основы векторного анализа цепей. М.: Издательский дом МЭИ, 2009 г., с. 20-22) и учтены далее при вычислениях.Since these paths operate at the same low intermediate frequency, their parameters can be measured by standard methods (M. Khibel, Fundamentals of Vector Circuit Analysis. Moscow: MEI Publishing House, 2009, p. 20-22) and taken into account further in the calculations.

В первом положении подвижных контактов первого 7 и третьего 9 переключателей, а также во втором положении подвижного контакта второго переключателя 8 реализуют схему измерений суммарного комплексного коэффициента передачи испытуемого 4 и первого опорного 5 СВЧ-смесителей.In the first position of the movable contacts of the first 7 and third 9 switches, as well as in the second position of the movable contact of the second switch 8, the measurement circuit of the total complex transfer coefficient of the subject 4 and the first reference 5 microwave mixers is implemented.

Комплексные коэффициенты передачи последовательно соединенных элементов устройства здесь и далее перемножают, а параллельно соединенных - делят.The complex transmission coefficients of the serially connected elements of the device are multiplied hereinafter, and parallel connected, they are divided.

На порт радиочастоты испытуемого СВЧ-смесителя 4 от ВАЦ 1 подают испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF. Одновременно на порты гетеродина испытуемого 4 и первого опорного 5 СВЧ-смесителей постоянно поступают когерентные с испытательными сигналы от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO. При этом реализуют как режим измерений с постоянной промежуточной частотой, когда ВАЦ 1 и СВЧ-гетеродин 2 перестраивают синхронно в исследуемой полосе частот, так и режим измерений с переменной промежуточной частотой, когда по частоте перестраивают только ВАЦ 1.The radio frequency port of the tested microwave mixer 4 from the VAC 1 is fed a test microwave signal with a frequency of ƒ RF . At the same time, the heterodyne ports of the test 4 and the first reference 5 microwave mixers constantly receive coherent signals from the test microwave oscillator 2 with a frequency of ƒ LO . At the same time, they implement both the measurement mode with a constant intermediate frequency, when VATS 1 and the microwave LO 2 are reconstructed synchronously in the frequency band under study, and the measurement mode with a variable intermediate frequency, when only the VAC 1 are tuned in frequency.

Испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF, поступающий на порт радиочастоты испытуемого СВЧ-смесителя 4, преобразуется с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO в сигнал промежуточной частоты ƒIF на порте промежуточной частоты испытуемого СВЧ-смесителя 4. Далее этот сигнал через первый переключатель 7 в первом положении его подвижного контакта поступает на вход фиксированного аттенюатора 10, служащего для уменьшения коэффициента отражения от входа усилителя промежуточной частоты 11, в котором сигнал промежуточной частоты ƒIF усиливают и затем с помощью перестраиваемого аттенюатора 12 регулируют до уровня испытательного СВЧ-сигнала с частотой ƒRF. Это необходимо для того, чтобы входные сигналы различной частоты, поступающие на различные порты опорных СВЧ-смесителей, были одного уровня, что позволяет исключить амплитудно-фазовую погрешность, возникающую в любых нелинейных устройствах. Далее сигнал промежуточной частоты ƒIF через третий переключатель 9 в первом положении его подвижного контакта и второй переключатель 8 во втором положении его подвижного контакта поступает на порт промежуточной частоты первого опорного СВЧ-смесителя 5, где с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO преобразуется в СВЧ-сигнал ƒRF на порте радиочастоты первого опорного СВЧ-смесителя 5 и поступает на второй порт ВАЦ 1. При этом с помощью ВАЦ 1 измеряют комплексный коэффициент передачи S21 от первого до второго его портов:The test microwave signal with the RF frequency ƒ fed to the radio frequency port of the microwave mixer 4 under test is converted by a signal from the microwave LO 2 frequency ƒ LO into the intermediate frequency signal IF at the intermediate frequency port of the microwave mixer being tested 4. Then this the signal through the first switch 7 in the first position of its moving contact is fed to the input of a fixed attenuator 10, which serves to reduce the reflection coefficient from the input of the intermediate frequency amplifier 11, in which the signal of the intermediate frequency усили IF force and then using a tunable attenuator 12 is adjusted to the level of the test microwave signal with a frequency of ƒ RF . This is necessary so that the input signals of different frequencies, coming to different ports of the reference microwave mixers, are of the same level, which allows to eliminate the amplitude-phase error occurring in any non-linear devices. Next, the intermediate frequency signal ƒ IF through the third switch 9 in the first position of its moving contact and the second switch 8 in the second position of its moving contact goes to the intermediate frequency port of the first reference microwave mixer 5, where using a signal from the microwave LO 2 with a frequency LO is converted into a microwave signal ƒ RF at the radio frequency port of the first reference microwave mixer 5 and is fed to the second port of the VAC 1. In this case, the VAC 1 measures the complex transmission coefficient S 21 from the first to the second ports:

Figure 00000003
Figure 00000003

Здесь и далее

Figure 00000004
- комплексные коэффициенты передачи соответствующих элементов блок-схемы устройства, изображенной на фигуре. При этом здесь и далее, так как комплексные коэффициенты передачи трактов ПЧ измерены заранее, их можно не учитывать при вычислении искомой величины и записывают уравнение (1), левая часть которого тождественна по величине Σ1 суммарному комплексному коэффициенту передачи испытуемого 4 и первого опорного 5 СВЧ-смесителей:Hereinafter
Figure 00000004
- complex transfer coefficients of the corresponding elements of the block diagram of the device shown in the figure. Moreover, hereinafter, since the complex transmission coefficients of the IF paths are measured in advance, they can be ignored when calculating the desired quantity and write equation (1), the left side of which is identical in magnitude Σ 1 to the total complex transfer coefficient of the subject 4 and the first reference 5 UHF -mixers:

Figure 00000005
Figure 00000005

Далее в первом положении подвижных контактов первого 7 и второго 8 переключателей, а также во втором положении подвижного контакта третьего переключателя 9 проводят измерение суммарного комплексного коэффициента передачи испытуемого 4 и второго опорного 6 СВЧ-смесителей.Further, in the first position of the movable contacts of the first 7 and second 8 switches, as well as in the second position of the movable contact of the third switch 9, the total complex transfer coefficient of the subject 4 and the second reference 6 microwave mixers are measured.

На порт радиочастоты испытуемого СВЧ-смесителя 4 от ВАЦ 1 подают испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF. Одновременно на порты гетеродина испытуемого 4 и второго опорного 6 СВЧ-смесителей постоянно поступают когерентные с испытательными сигналы от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO.The radio frequency port of the tested microwave mixer 4 from the VAC 1 is fed a test microwave signal with a frequency of ƒ RF . At the same time, the heterodyne ports of the test 4 and the second reference 6 microwave mixers constantly receive coherent with test signals from the microwave LO 2 with a frequency of ƒ LO .

Испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF, поступающий на порт радиочастоты испытуемого СВЧ-смесителя 4, преобразуется с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO в сигнал промежуточной частоты ƒIF на порте промежуточной частоты испытуемого СВЧ-смесителя 4. Далее этот сигнал через первый переключатель 7 в первом положении его подвижного контакта поступает на вход фиксированного аттенюатора 10, служащего для уменьшения коэффициента отражения от входа усилителя промежуточной частоты 11, в котором сигнал промежуточной частоты ƒIF усиливают и затем с помощью перестраиваемого аттенюатора 12 регулируют до уровня испытательного СВЧ-сигнала с частотой ƒRF. Далее сигнал промежуточной частоты ƒIF через третий переключатель 9 во втором положении его подвижного контакта поступает на порт промежуточной частоты второго опорного СВЧ-смесителя 6, где с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO преобразуется в СВЧ-сигнал ƒRF на порте радиочастоты второго опорного СВЧ-смесителя 6 и поступает на третий порт ВАЦ 1. При этом с помощью ВАЦ 1 измеряют комплексный коэффициент передачи S31 от первого до третьего его портов, описываемый уравнением (3), левая часть которого тождественна по величине Σ2 суммарному комплексному коэффициенту передачи испытуемого 4 и второго опорного 5 СВЧ-смесителей:The test microwave signal with the RF frequency ƒ fed to the radio frequency port of the microwave mixer 4 under test is converted by a signal from the microwave LO 2 frequency ƒ LO into the intermediate frequency signal IF at the intermediate frequency port of the microwave mixer being tested 4. Then this the signal through the first switch 7 in the first position of its moving contact is fed to the input of a fixed attenuator 10, which serves to reduce the reflection coefficient from the input of the intermediate frequency amplifier 11, in which the signal of the intermediate frequency усили IF force and then using a tunable attenuator 12 is adjusted to the level of the test microwave signal with a frequency of ƒ RF . Next, the intermediate frequency signal ƒ IF through the third switch 9 in the second position of its moving contact enters the intermediate frequency port of the second reference microwave mixer 6, where using a signal from the microwave LO 2 with a frequency ƒ LO is converted into a microwave signal ƒ RF on the port radio frequency second reference microwave mixer 6 and is supplied to the third port ACV 1. Thus using ACV 1 complex S 31 measured transmission ratio from its first to third ports, described by equation (3), the left portion of which is identical in magnitude sums Σ 2 polar complex transmission factor under test 4 and the second reference microwave mixers 5:

Figure 00000006
Figure 00000006

Во втором положении подвижных контактов первого 7 и третьего 9 переключателей, а также в первом положении подвижного контакта второго переключателя 8 проводят измерение суммарного комплексного коэффициента передачи первого 5 и второго 6 опорных СВЧ-смесителей.In the second position of the movable contacts of the first 7 and third 9 switches, as well as in the first position of the movable contact of the second switch 8, the total complex transfer coefficient of the first 5 and second 6 reference microwave mixers is measured.

На порт радиочастоты первого опорного СВЧ-смесителя 5 от ВАЦ 1 подают испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF. Одновременно на порты гетеродина первого 5 и второго 6 опорных СВЧ-смесителей постоянно поступают когерентные с испытательными сигналы от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO.The radio frequency port of the first reference microwave mixer 5 from the VAC 1 is supplied with a test microwave signal with a frequency of ƒ RF . At the same time, the ports of the local oscillator of the first 5 and second 6 reference microwave mixers continuously receive coherent signals from the microwave oscillator 2 with a frequency of ƒ LO .

Испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF, поступающий на порт радиочастоты первого опорного СВЧ-смесителя 5, преобразуют с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO в сигнал промежуточной частоты ƒIF на порте промежуточной частоты первого опорного СВЧ-смесителя 5. Далее этот сигнал через второй переключатель 8 в первом положении его подвижного контакта и первый переключатель 7 во втором положении его подвижного контакта поступает на вход фиксированного аттенюатора 10, служащего для уменьшения коэффициента отражения от входа усилителя промежуточной частоты 11, в котором сигнал промежуточной частоты ƒIF усиливают и затем с помощью перестраиваемого аттенюатора 12 регулируют до уровня испытательного СВЧ-сигнала с частотой ƒRF. Далее сигнал промежуточной частоты ƒIF через третий переключатель 9 во втором положении его подвижного контакта поступает на порт промежуточной частоты второго опорного СВЧ-смесителя 6, где с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO преобразуется в СВЧ-сигнал ƒRF на порте радиочастоты второго опорного СВЧ-смесителя 6 и поступает на третий порт ВАЦ 1. При этом с помощью ВАЦ 1 измеряют комплексный коэффициент передачи S32 от второго до третьего его портов, описываемый уравнением (4), левая часть которого тождественна по величине ΣЗ суммарному комплексному коэффициенту передачи первого 5 и второго 6 опорных СВЧ-смесителей:A test microwave signal with a frequency of ƒ RF , arriving at the radio frequency port of the first reference microwave mixer 5, is converted using a signal from the microwave LO 2 with a frequency of ƒ LO to an intermediate frequency signal ƒ IF on the intermediate frequency port of the first reference microwave mixer 5. Next, this signal through the second switch 8 in the first position of its moving contact and the first switch 7 in the second position of its moving contact enters the input of a fixed attenuator 10, which serves to reduce the reflection coefficient from the input To the intermediate frequency 11, wherein the intermediate frequency ƒ IF signal is amplified and then via a tunable attenuator 12 is adjusted to the level of the test microwave signal of frequency ƒ RF. Next, the intermediate frequency signal ƒ IF through the third switch 9 in the second position of its moving contact enters the intermediate frequency port of the second reference microwave mixer 6, where using a signal from the microwave LO 2 with a frequency ƒ LO is converted into a microwave signal ƒ RF on the port radio frequency second reference microwave mixer 6 and is supplied to the third port ACV 1. Thus using ACV 1 complex S 32 measured transmission ratio from second to third ports it described by equation (4), the left portion of which is identical in magnitude sums Σ W Ary complex transfer coefficient of the first 5 and second 6 microwave reference mixers:

Figure 00000007
Figure 00000007

При этом важно отметить, что в уравнениях (2) и (4) коэффициенты передачи первого опорного СВЧ-смесителя 5 должны быть равны при его работе соответственно в режимах преобразования частот сигналов из промежуточной частоты в СВЧ и обратно, что предъявляет требование взаимности к данному устройству.It is important to note that in equations (2) and (4) the transmission coefficients of the first reference microwave mixer 5 must be equal during its operation, respectively, in the frequency conversion modes of the signals from the intermediate frequency to the microwave and vice versa, which imposes the requirement of reciprocity to this device .

После трех измерений суммарных комплексных коэффициентов передачи записывают систему уравнений, состоящую из уравнений (2), (3) и (4) и получают решение для комплексного коэффициента передачи

Figure 00000008
или
Figure 00000009
испытуемого СВЧ-смесителя 4 в виде:After three measurements of total complex transfer coefficients, a system of equations consisting of equations (2), (3) and (4) is written and a solution is obtained for a complex transfer coefficient
Figure 00000008
or
Figure 00000009
the tested microwave mixer 4 in the form:

Figure 00000010
Figure 00000010

При этом на согласованной нагрузке 3 рассеивается мощность паразитных сигналов, поступающих из соседних каналов ВАЦ 1.At the same time, at the matched load 3, the power of the spurious signals coming from the adjacent VAC 1 channels is dissipated.

За счет использования предлагаемого устройства, устраняется погрешность измерений, вызванная неидентичностью измерительного и опорного каналов двухканального супергетеродинного приемника в измерителе комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей и наличием дополнительного измерителя в виде компаратора, а также амплитудно-фазовая погрешность, возникающая в опорном СВЧ-смесителе.Through the use of the proposed device, the measurement error is eliminated, caused by the non-identity of the measuring and reference channels of the dual-channel superheterodyne receiver in the meter of the complex transmission coefficients of the microwave mixer and the presence of an additional meter in the form of a comparator, as well as the amplitude-phase error in the reference microwave mixer.

Claims (3)

1. Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей, содержащее в своем составе векторный анализатор цепей (ВАЦ), согласованную нагрузку, СВЧ-гетеродин, испытуемый СВЧ-смеситель, первый опорный СВЧ-смеситель, первый, второй и третий переключатели, отличающееся тем, что в него дополнительно введены второй опорный СВЧ-смеситель, усилитель промежуточной частоты, фиксированный и перестраиваемый аттенюаторы, а ВАЦ использован в четырехпортовом исполнении, при этом первый порт векторного анализатора цепей соединен с портом радиочастоты испытуемого СВЧ-смесителя, порт гетеродина которого связан одновременно с выходом СВЧ-гетеродина и портами гетеродина первого и второго опорных СВЧ-смесителей, четвертый порт векторного анализатора цепей связан с согласованной нагрузкой, порт промежуточной частоты испытуемого СВЧ-смесителя соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт которого соединен со входом фиксированного аттенюатора, выход которого соединен со входом усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен со входом перестраиваемого аттенюатора, выход которого соединен с подвижным контактом третьего переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с портом промежуточной частоты второго опорного СВЧ-смесителя, порт радиочастоты которого соединен с третьим портом ВАЦ, при этом первый неподвижный контакт третьего переключателя соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя, а подвижный контакт второго переключателя соединен с портом промежуточной частоты первого опорного СВЧ-смесителя, порт радиочастоты которого соединен со вторым портом ВАЦ.1. Device for measuring the complex transmission coefficients of microwave mixers, containing in its composition the vector network analyzer (VAC), matched load, microwave LO, the tested microwave mixer, the first reference microwave mixer, the first, second and third switches, different to that a second reference microwave mixer, an intermediate frequency amplifier, fixed and tunable attenuators are additionally introduced into it, and the VAC is used in a four-port version, the first port of the vector network analyzer is connected to the radio frequency port of the tested microwave mixer, whose local oscillator port is connected simultaneously to the microwave oscillator output and the local oscillator ports of the first and second reference microwave mixers, the fourth port of the vector network analyzer is connected to the matched load, the intermediate frequency port of the microwave mixer being tested is connected to the first fixed contact the first switch, the movable contact of which is connected to the input of a fixed attenuator, the output of which is connected to the input of the intermediate frequency amplifier, the output of which inna with the input of a tunable attenuator, the output of which is connected to the moving contact of the third switch, the second fixed contact of which is connected to the intermediate frequency port of the second reference microwave mixer, the radio frequency port of which is connected to the third port of the VAC, the first fixed contact of the third switch is connected to the second fixed contact of the second switch, the first fixed contact of which is connected with the second fixed contact of the first switch, and the movable contact of the second ne eklyuchatelya connected to the port of the intermediate frequency of the first reference microwave mixer RF port is connected to the second port of ACV. 2. Способ определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей, реализуемый с помощью устройства по п. 1, в котором преобразуют выходной сигнал промежуточной частоты исследуемого СВЧ-смесителя в СВЧ-сигнал, частота которого равна частоте сигнала на его входе, с помощью обратно включенного первого опорного СВЧ-смесителя и измеряют с помощью четырехпортового ВАЦ суммарного комплексного коэффициента передачи испытуемого и первого опорного СВЧ-смесителей ∑1, с помощью изменения положения переключателей суммарного комплексного коэффициента передачи испытуемого и второго опорного СВЧ-смесителей измеряют ∑2, с помощью изменения положения переключателей суммарного комплексного коэффициента передачи первого и второго опорных СВЧ-смесителей измеряют ∑3, а затем вычисляют искомый комплексный коэффициент передачи
Figure 00000011
испытуемого СВЧ-смесителя по формуле:
Figure 00000012
2. The method of determining the complex transfer coefficients of microwave mixers, implemented using the device according to claim 1, in which convert the output signal of the intermediate frequency of the investigated microwave mixer in the microwave signal, whose frequency is equal to the frequency of the signal at its input, using the first back reference microwave mixer and is measured using a quad-ACV added complex transmission coefficient and the first reference test microwave mixers Σ 1, by changing the position of the total integrated switches oeffitsienta transmission test and a second reference microwave mixers measured Σ 2, by changing the switch positions added complex transmission coefficient of the first and second reference microwave mixers measured Σ 3, and then calculate the desired complex transmission coefficient
Figure 00000011
the tested microwave mixer according to the formula:
Figure 00000012
 отличающийся тем, что переход от одного измерения к другому осуществляют с помощью переключений на промежуточной частоте, используя четырехпортовый векторный анализатор цепей.characterized in that the transition from one measurement to another is carried out by switching at an intermediate frequency using a four-port vector network analyzer.
RU2018109878A 2018-03-20 2018-03-20 Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers RU2687850C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018109878A RU2687850C1 (en) 2018-03-20 2018-03-20 Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018109878A RU2687850C1 (en) 2018-03-20 2018-03-20 Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687850C1 true RU2687850C1 (en) 2019-05-16

Family

ID=66578906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018109878A RU2687850C1 (en) 2018-03-20 2018-03-20 Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687850C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110988548A (en) * 2019-12-16 2020-04-10 航天恒星科技有限公司 Test method and platform of microwave frequency converter
RU2771481C1 (en) * 2021-09-01 2022-05-04 Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" Method for vector calibration taking into account the intrinsic noise parameters of the meter
CN114785428A (en) * 2022-03-29 2022-07-22 中国电子科技集团公司第三十八研究所 Microwave frequency conversion assembly testing device and testing method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1659904A1 (en) * 1989-01-19 1991-06-30 Минский радиотехнический институт Microwave circuit analyzer
RU2029966C1 (en) * 1991-06-26 1995-02-27 Минский радиотехнический институт Method for determining frequency changer gain factor
US6690722B1 (en) * 2000-06-09 2004-02-10 Agilent Technologies, Inc. Method for characterizing frequency translation devices
US20050258815A1 (en) * 2004-05-24 2005-11-24 Shoulders Robert E Method for measuring a three-port device using a two-port vector network analyzer
DE102006035827A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Frequency conversion circuit e.g. mixer, scattering parameters measuring method, involves phase coherently measuring waves converging and returning at/from gates of frequency conversion circuit even in case of different frequencies
RU2524049C1 (en) * 2013-02-14 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "КубГУ") Device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1659904A1 (en) * 1989-01-19 1991-06-30 Минский радиотехнический институт Microwave circuit analyzer
RU2029966C1 (en) * 1991-06-26 1995-02-27 Минский радиотехнический институт Method for determining frequency changer gain factor
US6690722B1 (en) * 2000-06-09 2004-02-10 Agilent Technologies, Inc. Method for characterizing frequency translation devices
US20050258815A1 (en) * 2004-05-24 2005-11-24 Shoulders Robert E Method for measuring a three-port device using a two-port vector network analyzer
DE102006035827A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Frequency conversion circuit e.g. mixer, scattering parameters measuring method, involves phase coherently measuring waves converging and returning at/from gates of frequency conversion circuit even in case of different frequencies
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 (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110988548A (en) * 2019-12-16 2020-04-10 航天恒星科技有限公司 Test method and platform of microwave frequency converter
CN110988548B (en) * 2019-12-16 2023-06-06 航天恒星科技有限公司 Test method and platform for microwave frequency converter
RU2771481C1 (en) * 2021-09-01 2022-05-04 Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" Method for vector calibration taking into account the intrinsic noise parameters of the meter
CN114785428A (en) * 2022-03-29 2022-07-22 中国电子科技集团公司第三十八研究所 Microwave frequency conversion assembly testing device and testing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2524049C1 (en) Device for measuring absolute complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
US9176174B1 (en) Systems and methods for simultaneously measuring forward and reverse scattering parameters
RU2687850C1 (en) Measuring device and method of determining complex transfer coefficients of microwave-mixers
US9720023B2 (en) Vector network power meter
GB2337604A (en) Network analyzer calibration
US7592818B2 (en) Method and apparatus for measuring scattering coefficient of device under test
US7002335B2 (en) Method for measuring a three-port device using a two-port vector network analyzer
US5170126A (en) Microwave six-port noise parameter analyzer
EP0265073B1 (en) Test arrangement
CN108627696B (en) Measuring device and measuring method of vector network
RU2482504C2 (en) Method for calibration of inherent s-parameters of devices for measuring complex coefficients of transmission and reflection of microwave four-terminal devices
RU2621368C1 (en) Method of determining shift angle of microwave device phase with frequency transformation
EP0234111B1 (en) Six-port reflectometer test arrangement
RU2104561C1 (en) Method and device for measuring antenna gain
RU2682079C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
RU2687980C1 (en) Device for measuring complex transfer coefficients and reflection of microwave devices with frequency conversion
RU2276377C1 (en) Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer
Nikolaenko et al. Analysis of modern techniques for automatic measurements in microwaves
RU2648746C1 (en) Device for measuring absolute integrated coefficients of the transmission of microwaves
RU2805381C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadripoles with frequency conversion
RU2774501C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave quadrupoles
RU2649861C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion
RU2646948C1 (en) Device for measuring complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion up
RU2753828C1 (en) Method for calibration and determination of inherent systematic errors of vector network analyser
RU2673781C1 (en) Method for calibrating two-channel superheterodyne receiver in meter of complex transmission and reflection coefficients of microwave devices with frequency conversion