SE461936B - Anordning foer att maeta mikrovaagsbrus - Google Patents

Description

461 936 2 under testning. Man gör bruk av en fördröjningsledning, till vilken källans utsignal matas och en fasdetektor, som jämför utsignalen på fördröjningsledningen med källans utsignal 90° ur fas med denna. Fördröjningsledningen transformerar frek- vensfluktuationer till fasfluktuationer, och fasdetektorn omvandlar dessa till spänningsfluktuationer på sin utgång.

Olyckligtvis har ett dylikt system låg känslighet på grund av den begränsade storleken hos ineffekten, som kan matas till systemet.

En annan metod, som undviker detta problem, använder en av- stämbar hålrumsresonator för att åstadkomma en fördröjning istället för fördröjningsledningen. Hålrummet avstäms till signalkällans frekvens och har verkan att undertrycka käll- frekvensen under det att den lämnar brusfrekvenssignalerna.

Detta medger att större effekt kan matas till mätsystemet och ökar sålunda känsligheten. De problem, som uppstår vid använd- ning av denna metod, är förknippade med användningen av ett avstämbart resonanshålrum. Först måste hålrummet åter avstäm- mas för varje källfrekvens, och detta tar tid. Dessutom kan hålrummets resonansfrekvens mycket väl vara känslig för mekaniska vibrationer. Slutligen måste alla komponenterna i mätsystemet ha breda bandbredder för att täcka det avstämningsområde, som systemet måste täcka.

Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en anordning för att mäta fasbrusinnehållet i utsignalen från en mikrovågssig- nalkälla, vilken anordning kräver enbart en enkel mikrovågs- källa och som icke lider av de ovan angivna problemen.

Ovan nämnda syfte uppnås med en anordning. som erhållit de i patentkravet 1 angivna kännetecknen. Ytterligare egenskaper hos och vidareutvecklingar av uppfinningen anges i de övriga patentkraven. uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till de bifogade ritníngarna, där fig. 1 visar ett blockschema av en känd anordning under an- 461 936 vändning av ett avstämbart resonanshålrum: fig. 2 är ett blockschema av en första utföringsform av upp- finningen: och fig. 3 visar en modifiering av anordningen i fig. 2.

I fig. 1 innefattar ett känt fasbrusmätsystem den källa 10, som är under test och som matar en signal via en lågbrusig förstärkare 11, en 10 dB-kopplare 12 och en cirkulator 13 till ett avstämbart resonanshâlrum 14. En utsignal från hålrummet 14 passerar via cirkulatorn 13 till en fasdetektor 15. Den till 10 dB-kopplaren 12 matade signalen matas också via en fasförskjutare 16 till fasdetektorn 15, varvid fasförskjutaren är så anordnad att dess utsignal ligger 90° ur fas med utsig- nalen från resonanshålrummet. Fasdetektorns 15 utsignal är utsignalen hos fasbrusmätsystemet och kan t.ex. matas till en spektrumanalysanordning 17. Analysanordningen är speciellt användbar om den källa. som är under testning, frekvensmodule- -ras med en lågfrekvensoscillator 18. vid användning måste resonanshâlrummet 14 avstämmas till den testade källans frekvens. Verkan av det avstämda hålrummet 14, vad beträffar signaler inom hâlrummets bandbredd, är att transformera alla frekvensfluktuationer till fasfluktuationer.

Fasdetektorn 15 omvandlar dessa till spänningsfluktuationer, vilka matas till spektrumanalysanordningen 17. Alla brussigna- ler, vilka ligger utanför hålrummets bandbredd, omvandlas till amplitudmodulationssignaler. såsom har nämnts redan är en av de väsentliga nackdelarna med det ovan beskrivna arrangemanget att hålrummet måste åter av- stämmas för varje skild frekvensutsignal från den källa, som är under testning. De därav resulterande nackdelarna har redan Klällllltß .

Fig. 2 visar en utföringsform av systemet enligt uppfinningen.

Bortsett från det faktum att ett resonanshålrum med fast frek- vens används, kvarstår delar av systemet efter 10 dB-kopplaren väsentligen oförändrade. Kretselement, som finns i den í fig. 1 visade kopplingen, har givits samma referensbeteckningar. 10 15 20 25 30 35 461 936 4 I fig. 2 är den under test befintliga källan 10 via en balanserad/dubbelbalanserad blandare 20 och ett bandpassfilter 2l kopplat till en lâgbrusig förstärkare ll och följaktligen till kopplaren 12. Kopplaren är såsom tidigare kopplad till en cirkulator 13. men resonanshalrummet 22 är avstämt till en fast frekvens. Fasdetektorn 15 och fasförskjutaren 16 är kopp- lade som tidigare, och spektrumanalysanordningen 17 kan använ- das för att undersöka fasdetektorns 15 utsignal.

Blandaren 20 matas också med utsignalen från en mellanfrek- vensoscillator 23. Denna genererar en frekvens, som när den kombineras med utsignalen frän källan 10. alstrar en signal med hâlrummets 22 resonansfrekvens. Oscillatorns 23 frekvens styrs av utsignalen från fasdetektorn 15 via en likspännings- styrförstärkare 24. Likspänningsförstärkarens 24 utsignal matas till oscillatorn 23 via en blandare 25. till vilken ut- signalen frân en kalibreringsoscillator 18 kan adderas. Oscil- latorn 23 kan vara av en typ, som kan avstämnas exakt av en analog signal.

I drift avstäms oscillatorn 23 till en frekvens, som kommer att omvandla en speciell källfrekvens till det avstämda hål- rummets 22 resonansfrekvens. Bandpassfiltret 21 borttar alla icke önskade signaler genererade av blandningsprocessen. under det att förstärkaren ll höjer signalens anplitud till den önskade nivån.

Anordningens mätsektion fungerar på samma sätt son i det tidigare utförandet. En likspânningssignal alstrad av fas- detektorn 15 matas tillbaka genom likspänningsförstärkaren 24 för att styra oscillationsfrekvensen hos oscillatorn 23.

Det är uppenbart att varje ändring i frekvensen hos källans 10 utsignal behandlas med ändring av frekvensen hos oscillatorn 23, och de problem, som tidigare var förknippade med ett av- stämbart resonanshâlrum, undviks sålunda.

Det finns en gräns beträffande hur nära källfrekvensen kan 10 15 20 25 30 35 5 461 936 närma sig hâlrummets resonansfrekvens. Detta uppkommer från det faktum att den av blandaren 20 utförda blandningsprocessen genererar falska signaler. som måste borttas av bandpass- filtret 21. Ju närmare källfrekvensen närmar sig hâlrummets resonansfrekvens ju närmare mäste filtrets bandpassbredd vara.

Praktiska filterutformningsgränser innebär att hålrummets resonansfrekvens måste skilja sig från den av källan generera- de frekvensen med minst 1% från hâlrumsfrekvensen. För arbetande X-band innebär detta att källfrekvensen icke får komma närmare än 50 MHz till hålrumsresonansfrekvensen. Om ä andra sidan skillnaden mellan källfrekvensen och hålrumsreso- nansfrekvensen blir för stor kommer oscillatorn 23 att behöva vara samma typ av mikrovâgsoscillator som själva källan. Där- för bör ånyo av praktiska skäl källfrekvensen icke skilja sig från hälrummets med mer än ca 10% av hâlrummets resonansfrek- vens. Ånyo innebär detta för X-band-källor att oscillatorn 23 kräver ett avstämningsomrâde från ca 50 MHz till ca 16 Hz.

Den i fig. 2 visade lâgfrekvensoscillatorn 18 kan användas för att överlagra en moduleringsfrekvens på oscillatorns 23 utsig- nal för kalibreringssyfen.

Hellanfrekvensoscillatorn 23 i fig. 2 manövreras i en likspän- nings frekvensmodulerad mod. och detta ger icke det bästa resultatet i form av fasbrus. Den i fig. 3 visade modifiering- en förbättrar fasbrusprestanda genom att använda fasdetektorns likspänningsutsignal för att styra en lågfrekvent spännings- styrd kristalloscillator 30. Utsignalen från denna oscillator blandas med mellanfrekvensoscillatorns 23 utsignal av en blandare 31. Den resulterande signal förstärks av en för- stärkare 32 och överförs till blandaren 20 för att blandas med källans 10 utsignal. Lågfrekvensoscillatorn 18 har sina ut- gångar kopplade till blandaren 25. när så önskas.

Hellanfrekvensoscillatorn 23 är justerbar och avstäms med skä- lig noggrannhet till en frekvens nära källans 10. Den spän- ningstyrda kristalloscillatorn 30 har ett arbetsområde på t.ex. l-100 MHz för en X-band-källa och arbetar 1 likspännings 461 936 e frekvensmodulerade moden. Den arbetar emellertid vid en lägre frekvens än oscillatorn 23 i utföringsfornen 1 fig. 2. och följaktligen är fasbrusprestanda förbättrade. Hellanfrekvens- oscillatorn 23 arbetar nu vid en fast frekvens. som väljs för att alstra en minsta fasbrusnivå. Blandarens 31 utsignal måste förstärkas för att kompensera för förluster 1 blandaren. och förstärkaren 32 används i detta syfte. Förstärkarens utsignal matas till blandaren 20 för att omvandla källans ll frekvens till hâlrummets 22.

Claims (5)

7 461 936 Patentkrav

1. Anordning för att mäta fasbrusinnehållet i utsignalen från en mikrovågssignalkälla (10), k ä n n e t e c k n a d av ett mikrovâgshålrum (22), som år resonant vid en fast frekvens, som skiljer sig från källans (10) med mellan lt och 10% av hålrummets resonansfrekvens. en signalgenererande anordning. som är manövrerbar för att generera en signal, som represente- rar skillnaden mellan den frekvens, som genereras av mikro- vågssignalkällan (10) och hålrummets (22) resonansfrekvens, en blandaranordning (20) anordnad att kombinera utsignalerna från mikrovågssignalkällan (10) och från den signalgenererande an- ordningen (23) för att åstadkomma en signal med en frekvens, som är lika med hålrummets resonansfrekvens för matning till denna en fasvridande anordning (16) som arbetar i beroende av utsignalen från blandaranordníngen (20) för att åstadkomma en signal i kvadratur med utsignalen från hålrummet (22), och en fasdetektoranordning (15), som arbetar i beroende av utsigna- len från hålrummet och av en utsignal från blandaranordningen (20) i faskvadratur därmed för att åstadkomma en signal, som representerar fasbrusinnehållet i mikrovâgssignalkällans ut- signal.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den sígnalgenererande anordningen innefattar en oscillator (23) med variabel frekvens, vars frekvens är styrd av en ut- signal från fasdetektoranordningen (15) för att hålla blandar- anordningens (20) utsignal vid mikrovågshålrummets resonans- fIekVellB .

3. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den sígnalgenererande anordningen innefattar en oscillator (18) med fast frekvens, en spänningsstyrd oscillator (30) och en andra blandaranordning (31) för att kombinera utsignalerna med den fasta frekvensen och spänningsstyrda oscilleringar hos den spänningsstyrda oscillatorn, varvid frekvensen hos 461 956 s oacilleringen hoa den apänningaatyrda oacillatorn (30) styrs av en utsignal från faadetektoranordningen (15) så att den håller blandaranordningene (20) utsignal på mikrovågs- hålrummets (22) resonanafrekvena.

4. Anordning enligt krav 2 eller 3, K ä n n e t e c k n a d av att faadetektoranordningens (15) utsignal är matad till den spänningastyrda oacíllatorn (30) medelst ytterligare en blan- daranordning (25), till vilken utsignalen från en lågfrekvens- kalibreringaföratärkare (18) är matningsbar.

5. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av ett bandpaaafilter (21) kopplat att filtrera den signal. som matas av blandaranordningen (20) till mikro- vågshâlrummet (22) och till den faavrídande anordningen (16). 1-1