SU1114971A1 - Двухканальное устройство дл измерени квадратурных составл ющих СВЧ- сигнала - Google Patents

Abstract

ДВУХКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КВАДРАТУРНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ СВЧ-СИГНАПА, содержащее две клеммы дл  включени  испытуемого четырехполюсника , последовательно соединенные вторую клемму, сумматор, квадратичный детектор, первый полосовой фильтр и синхронный фазовый детектор, последовательно соединенные первый и второй фазовые модул торы, генератор пр моугольных импульсов, соединенный с модулирующим входом первого фазового модул тора и через делитель частоты на П с модулирующим входом второго фазового модул тора и с гетеродинным входом синхронного фазового детектора, отличающеес   тем, что, с целью расширени  частотного диапазона, в него введены генератор ВЧ, гетеродин, первый и второй смесители, второй и третий Полосовые фильтры, первый и второй умножители на In , причем выход гетеродина соединен с гетеродинным входом первого смесител  и с сигнальным входом первого фазового модул тора, выход второго фазового модул тора соединен с гетеродинным входом второго смесител , сигнальные входы первого и второго смесителей соединены в с выходом генератора ВЧ, выход второго смесител  соединен через последовательно соединенные второй полосовой фильтр и первый змножитель частоты на fn с первой клеммой, а выход первого смесител  через последовательно включенные третий полосовой фипьтр и второй умножитель частоты на m соединен с вторым входом сумматора. СО

Description

Изобретение относитс  к измерител ной технике и может быть использовано дл  измерени  разности фаз и зату хани  исследуемого СВЧ-сигнала относительного опорного сигнала в широком частотном и амплитудном динамическом диапазоне. Известно устройство дл  измерени  квадратурных составл ющих СВЧ-сигнала относительно когерентного ему опорного сигнала, содержащее фазовьй манипул тор, сумматор, детектор и фазометр l . Недостатками данного устройства  вл ютс  недостаточна  широкополосность дл  исследовани  измер емых четырехполюсников в рабочей полосе частот, так как широкополосность устройства определена фазовым манипу л тором, вьшолненным на СВЧ, невозможность одновременно с фазовым сдви гом измер ть затухание исследуемого сигнала. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  уст ройство, позвол ющее распшристь амплитудный динамический диапазон измерений за счет устранени  аттенюатора в исследуемом канале, а также одновременно с измерением разности фаз производить измерение затухани  исследуемого сигнала. Устройство содержит первую и вторую клеммы дл  включени  испытуемого четырехполюсника, последовательно соединенные вторую клемму, сумматор, квадратичный детектор, первый полосо вой фильтр и синхронный фазовый детектор , последовательно соединенные первый и второй фазовые модул торы, генератор пр моугольных импульсов, соединенный с модулирующим входом первого фазового модул тора и через делитель частоты на Ц с модулирующим входом второго фазового модул то ра и с гетеродинным входом синхронного фазового детектора ,2 Недостатком известного устройства  вл етс  малый диапазон перестройки частоты генератора СВЧ из-за узкополосности фазовых модул торов. Кроме того, реализаци  фазовой модул ции на СВЧ представл ет большие труд ности, св занные с изготовлением и согласованием коаксиальных либо волн водных СВЧ-трактов. Цель изобретени  - расширение час тотного диапазона устройства. 712 Цель достигаетс  тем, что в двух- канальное устройство дп  измерени  квадратурных составл ющих СВЧ-сигнала , содержащее две клеммы дл  включени  испытуемого четырехполюсника, последовательно соединенные вторую клемму, сумматор, квадратичный детектор , первый полосовой фильтр и синхронный фазовый детектор, последовательно соединенные первый и второй фазовые модул торы, генератор пр моугольных импульсов, соединенный с модулирующим входом первого фазового модул тора и через делитель частоты на п с модулирующим входом второго фазового модул тора и с гетеродинным входом синхронного фазового детектора , введены генератор ВЧ, гетеродин, первый и второй смесители, второй и третий полосовые фильтры, первый и второй умножители на trj , причем выход гетародина соединен с гетеродинным входом первого смесител  и с сигнальным входом первого фазового модул тора, выход второго фазового модул тора соединен с гетеродинным входом второго смесител , сигнальные входы первого и второго смесителей соединены с выходом гене- . ратора ВЧ, выход второго смесител  соединен через последовательно соединенные второй полосовой фильтр и первый умножитель, частоты на In с первой клеммой, а выход первого смесител  через последовательно включенные третий полосовой фильтр и второй умножитель частцты на Гп сое- . динен с вторым входом сумматора. На чертеже приведена структурна  электрическа  схема устройства. Устройство содержит генератор ВЧ 1, гетеродин 2, генератор 3 пр моугольных импульсов, делитель 4 частоты на h первый и второй фазовые модул торы 5 и 6, второй смеситель 7, первый смеситель8, второй полосовой фильтр 9, третий полосовой фильтр 10, первый и второй умножители 11 и 12 частоты на m , испытуемый четырехполюсник 13, сумматор 14, квадратичньй детектор 15, первый полосовой фильтр 16, синхронный фазовый детектор 17, первую и вторую клеммы 18 и 19 дл  включени  испытуемого четырехполюсника. При этом генератор ВЧ 1 соединен своим выходом с сигнальными входами второго и первого смесителей 7 и 8, 3 гетеродинный вход первого из которых соединен с выходом гетеродина 2, а гетеродинный вход второго через последовательно включенные первый фазовый модул тор 5 и второй фазовый модул тор 6 - с выходом гетеродина 2, выход второго смесител  7 соедине с последовательно включенными вторым полосовым фильтром 9, первым умножителем 11 частоты на m , испытуемым четырехполюсником 13, а выход первого смесител  8 соединен с последовательно включенными третьим полосовым фильтром Ю и вторым умножителем 12 частоты на m , выход которого и выхо испытуемого четырехполюсника 13 соединены с соответствующими входами СВЧ-сумматора 14, выход которого сое динен с последовательно включенными квадратичным детектором 15, первый полосовым фильтром 16, синхронным фазовым детектором 17. Перва  и втора  клеммы 18 и 19 соединены соответ ственно с входом и выходом испытуемо го четьфехполюсника 13. Устройство дл  измерени  квадратурных составл юпщх СВЧ-сигнала работает следующимобразом. Сигналы на выходах перестраиваемо го генератора ВЧ 1 и гетеродина 2 соответственно можно записать в виде

,tipviOit VrC05 a5rt + -, (ыД., .

mj Ч, 4i

, I , i T, V,co5(Wrlt-t-,npи-5it T,

гдеЦ,/m- фазовый сдвиг, вносимый

первым модул тором 5, CfjIT фазовый сдвиг, вносимый вторым модул тором 6.

i:, J ion кГц,- F., г Г кГц

TI

VcVr/2coe(wr4H, приОН -;

Mr2co5(wr-0),npH4W

VeVr/2coe(u)r-cOcH+; , при VcV.(2co.(a).-.,H..npHb.t.T,

npnOtt Yi

(2)

,

Сигнал вида (2) смешиваетс  на втором смесителе 7 с сигналом перестраиваемого по частоте ВЧ-генератора 1, в результате чего на выходе второго полосового фильтра 9 вьщеп етс  разностна  компонента от перемножени  сигналов

TI

Тз

приОи - t T ,;

(3)

npn UT-i 71 U, (tlvV ( VfCOS COpt, где Vc , Vp - амплитуды генераторов; CJe Wr 3 1° генераторов, t - врем . Первый и второй фазовые модул торы 5 и 6 осуществл ют фазовую модул цию сигнала гетеродина на умеренно низкой фиксированной частоте (75 МГц). Скачки фазы, создаваемые фазовыми модул торами, превращают гармоническое колебание гетеродина 2 в фазомодулированное. Модул торы 5 и 6 могут быть реализованы двум  электронными фазовращател ми, устанавливающими фазовые сдвиги сигнала с большой точностью. Коммутаци  входов и выходов фазовращателей осуществл етс  электронными переключател ми, управл ющими сигналом генератора 3 пр моугольных импульсов и сигналов с делител  4 частоты на И . Частота коммутации фазы может быть выбрана равной 100 и i кГц соответственно при П 100. Таким образом, сигнал на выходе второго фазового модул тора имеет

Ширина полосы пропускани  фильтра 9 должна быть рассчитана на ширину эффективной полосы спектра фазомодулированного колебани .

На первый смеситель 8 поступают немодулированные колебани  непосредственно с генератора 1 и гетеродина 2, поэтому на выходе третьего полосового фильтра 10, выдел ющего только разностную компоненту от перемножени , сигнал можно записать в виде

U5(tl V Vr/2cos((JrWcH. ( Так как колебание вида (4) немодулированное , после третьего полосового

V,,(wr-Uc t, приОН ;

V,(ar-u3cHt4i,

Л11

V,,(oJrWcH a, приОи у-, V,(cOr-cocH -4itQ2,,U7 (,,(a).

в качестве умножителей частоты мо-: гут быть выбраны стандартные приборы,30 например умножитель частоты синтезаторный . На его входе сигнал может мен тьс  по частоте в широком диапазоне 25-50 МГц. На вьтоде умножитель может давать сигнал в пределах35 50-400 МГц. Больша  широкополосность. умножител  позвол ет преобразовать

фазомодулированное колебание без существенных нелинейных искажений.

Таким образом, осуществл етс  двойна  фазова  модул ци  СВЧ-сигнала, мен ющегос  по частоте в широких пределах, необходимых дл  исследовани  характеристик измер емого четырехV coscJottv kxCosCcOot+cpx ), j

V,co5Wot-V yrxG05(,),npM,,)

UJt). V,coeWol + V,,kx5;n{cOot+cfx),npMOU Y;

V,2COSWot-V,(),,

Квабрат огибающей сигнала (6), выделенный квадратичным дефильтра 10 должна быть рассчитана лишь на диапазон перестройки частоты генератора 1.

Далее сигналы виды (3) и (4) перенос тс  на диапазон СВЧ с помощью первого и второго умножителей 11 и 12 частоты. Учитыва , что умножитель увеличивает в П раз коэффициент умножени  входную частоту сигнала и индекс фазовой модул ции, сигналы на выходах первого и второго умножителей 11 и 12 соответственно можно представить в следующем виде

j npnO ty,

(5)

;ta.

T, .

полюсника. Причем сама фазова  модулци  получаетс  на фиксированной умеренно низкой Частоте, что позвол ет гг.ворить о высокой степени точности установлени  фазовых сдвигов и простоте реализации модул торов.

Обозначив м (Of - We ) Wo и учитыва , что q, 180 Ч 2 результирующий сигнал на выходе СВЧсумматора 14, образованный сложением опорного сигнала ) и измерительного сигнала U,(t), прошедшего испытуемый четырехполюсник 13, который внес затухание К и фазовый сдвигС, можно представить в виде

приОи-Ь..

(6)

H.T, .

При

: тёктором 15, пропорционален выраЖЯНИЮ

.)V lC05U, , ПриОб1 у;

,i .Л

1г 1л 2У„У,2КхСо э(х,,-,

мГн

+ 2v,,5incfx, приои Q 1 оТ.)

Y fV k;-aV,V.,k,6ir,tfx,.T, . Далее сигнал (7) усиливаетс  и фильтруетс  первым полосовым фильтром 16, который настроен на частоту генератора 3 пр моугольных импульсов В результате на выходе первого полосовогр фильтра 16 имеем Vi KxCo5q),,t, .. VibKy5inCfxC05n,t,npM-:fU T,, гдeV1ь и 2 амплитуда-, S2i - ,- частота сигнала. 2ч Т, После синхронного фазового детектировани  на детекторе 17 получаем последовательность уровней, пропорциональных квадратурным составл ющим исследуемого СВЧ-сигнала,

Тг

(7)

Ti VibKxCos(fx, npM06t --) U,oW- i6Xx5inc;x , . По этим значени м при необходимости легко могут быть вычислены параметры измер емого четырехполюсника KX (fx |v, + ./ К,,3 . Vx nm ср. arctp- ПО) Л & ViftK coecfx Предлагаемое устройство способно производить измерени  параметров четырехполюсников в большом динамическом амплитудном диапазоне и в достаточно широкой полосе частот.

Claims (1)

1. ДВУХКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КВАДРАТУРНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ СВЧ-СИГНАЛА, содержащее две клеммы для включения испытуемого четырехполюсника, последовательно соединенные вторую клемму, сумматор, квадратичный детектор, первый полосовой фильтр и синхронный фазовый детектор, последовательно соединенные первый и второй фазовые модуляторы, генератор прямоугольных импульсов, соединенный с модулирующим входом первого фазового модулятора и через делитель частоты на П с модулирующим входом второго фазового модулятора и с гетеродинным входом синхронного фазового детектора, отличающеес я тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в него введены генератор ВЧ, гетеродин, первый и второй смесители, второй и третий Полосовые фильтры, первый и второй умножители на Щ , причем выход гетеродина соединен с гетеродинным входом первого смесителя и с сигнальным входом первого фазового модулятора, выход второго фазового модулятора соединен с гетеродинным входом второ го смесителя, сигнальные входы первого и второго смесителей соединены § с выходом генератора ВЧ, выход второго смесителя соединен через последовательно соединенные второй полосовой фильтр и первый умножитель частоты на Ш с первой клеммой, а выход перво- £ го смесителя через последовательно включенные третий полосовой фильтр и второй умножитель частоты на m ; соединен с вторым входом сумматора. j