SU1223164A1 - Устройство дл измерени фазовых характеристик - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике . Повышаетс  точность измерени  фазовых характеристик, а также .расшир ютс  функциональные возможности устройства путем измерени  модул  коэф.передачи. СВЧ-сигнал высокочастотного генератора 1 делитс  дели телем мощности (ДМ) 2 на два синфазных сигнала. Один сигнал поступает в измерительный канал, где проходит через ферритовый вентиль 4, исследуемый СВЧ-элемент 6 и ДМ 3. Три синфазных сигнала одинакового уровн  с ДО 3 поступают на соответствующие фазовые детекторы (ФД) 12, 13, 14. Второй сигнал с ДМ 2 поступает в канал опорных колебаний, образованный феррито- вым вентилем 5, источником 7 когерентного света, оптическим фазовращателем (ОФ) 8 и оптическим расщепителем 10 на три луча. Образуютс  три световых пучка равной интенсивности. Один световой пучок поступает на ФД 12, второй через оптический фазовращатель 9 поступает на ФД 13, а третий через полуволновую фазосдвигающую пластинку 11 - на ФД 14. Каждый ФД состоит из электрооптического модул тора 15, лавинного фотодиода 16 и фильтра 17 нилсних частот. Сигналы с ФД 12 и 14 поступают на сумматор 20, (Л ю ND

Description

при этом посто нные составл ющие токов лавинных фотодиодов 16 суммируютс , а фазоразностные составл ющие компенсируютс . С сумматора 20 сигнал поступает на сумматоры 18 и 19, на другие входы которых подаютс  сигналы соответственно сФД13иТ4. В сумматорах 18 и 19 происходит компенсаци  посто нной составл ющей токов лавинных фотодиодов 16, Сигналы с сумматоров 18 и 19, пропорциональные

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано , дл  измерени  фазовых характеристик радиоустройств на высоких и сверхвысоких частотах,

Цель изобретени  - повьшение точности измерений фазовых характеристик , а также расширение функциональных возможностей устройства путем измерени  модул  коэффициента пере- дачи.

На чертеже приведена структурна  электрическа  схема устройства дл  измерени  фазовых характеристик,

Устройство дл  измерени  фазовых характеристик содержит высокочастотный генератор 1, первьй 2 и второй 3 делители мощности, первьш 4 и второй 5 ферритовые вентили, исследуемый СВЧ-элемент 6, источник 7 когерентного света, первый 8 и второй 9 оптические фазовращатели, оптический расщепитель 10 на три луча, полуволновую фазосдвигающую пластину 11, пер- вый 12, второй 13 и третий 14 фазовые детекторы, каждый из которых состоит из электрооптического модул тора 15, лавинного фотодиода 16 и . фильтра 17 нижних частот, первый 18, второй 19 и третий 20 сумматоры, блок 21 делени , индикатор 22 и дополнительный индикатор 23. Причем первый ферритовый вентиль 4, исследуемый . СВЧ-элемент 6 и второй делитель мощности 3 образуют измерительный канал , а второй ферритовый вентиль 5, источник 7 когерентного света, оптический фазовращатель 8 и оптический

соответственно косинусу и синусу разности фаз колебаний в опорном и измерительном каналах, поступают на блок 21 делени . Его выходной сигнал поступает на. индикатор 22. Он не зависит от модул  коэф. передачи исследуемого СВЧ-элёмента 6. Сигнал с сумматора 20, завис щий от модул  коэф, передачи исследуемого СВЧ-элемента 6, поступает на индикатор 23, 1 з,п, ф-лы, 1 ил.

5

10

5

0 5 Q 5

расщепитель 10 на три луча образуют канал опорных колебаний.

Устройство работает следующим образом ,

СВЧ-сигнал. от высокочастотного генератора 1 поступает.на вход первого делител  2, на выходах которого получаютс  два синфазных сигнала. Один из этих сигналов поступает в измерительный канал и, пройд  первый вентиль 4 и исследуемый СВЧ-злемент 6, измен ет свою фазу и амплитуду в соответствии с фазой и модулем оэффи- циента передачи исследуемого СВЧ-элемента 6, Далее этот сигнал поступает на второй делитель мощности 3, на выходах которого получаютс  три синфазных сигнала одинакового уровн , один из которых поступает на управл ющий вход первого фазового детектора 12, второй - на управл ющий вход второго фазового детектора 13 и третий - на управл ющий вход третьего фазового детектора 14,

Сигнал с второго выхода первого делител  модности 2 поступает в канал опорных колебаний. Пройд  через второй ферритовый вентиль 5, этот сигнал поступает на модулирующий вход источника 7 когерентного света. Модулированный по пол ризации световой пучок с источника 7 проходит через первый оптический фазовращатель 8 и поступает на оптический расщепитель 10, с которого выход т три световых пучка равной интенсивности. Первый световой пучок с выхода оптического расщепител  10 поступает на вход первого фазового детектора 12, второй из этих

10

20

пучков через второй оптический фазо- ;вращатель 9 поступает на вход второго фазового детектора 13, а третий пучок через полуволновую фазосдвигаю- щую пластинку 11 - на вход третьего фазового детектора 14.

При прохождении через злектрооп- тические модул торы 15 световых пучков , модулированных по пол ризации опорными колебани ми, между ортогональными компонентами пол ризации возникает добавочный сдвиг, но уже пропорциональньй амплитуде и фазе СВЧ- колебаний из измерительного канала, прошедших.исследуемый СВЧ-злемент 6 и поступающих на электроды электрооптических модул торов с второго делител  мощности 3.

Оптические анализаторы, установленные в электрооптических модул торах 15, выдел ют линейную пол ризацию и тем самым превращают двойную модул цию световых пучков по пол ризации .колебани ми опорного и измерительного каналов в модул цию этих пучков по интенсивности.

Поскольку одинаковы интенсивности всех трех световых пучков, пост упаю-. щих на входы электрооптических модул торов 15с оптического расщепител  10 и одинаковы амплитуды колебаний измерительного канала,, поступающие на управл ющие входы модул торов 15 с второго делител  мощности .3, то величины посто нных составл ющих токов на выходе фильтров 17 нижних частот также будут одинаковы.

Фазоразностна  составл юща  сигнала на выходе фильтра 17 нижних частот первого фазового детектора 12 пропорциональна произведению бесселевых .функций первого пор дка от .иицз на синус разности фаз между колебани ми опорного и измерительного ка- . . налов.

I Световой пучок, попадающий на вход третьего фазового детектора 14, проходит через полуволновую фазосдвигаю- щую пластину 1 1, котора  опрокидывает фазу модул ции на противоположную и, следовательно, Фазоразностна  составл юща  на выходе фильтра 17 нижних частот третьего фазового детектора 14 будет равна произведению бесселевых

15

35

25

,Q

.

40

50

функций первого пор дка от U и Uj,j на минус синус разности фаз между колебани ми опорного и измерительного каналов, т.е. будет равна фазо- разностной составл ющей с выхода пер10

231644

вого фазового детектора 12 но противоположна ей по знаку.

Световой пучок, поступающий на второй фазовый детектор 13, за счет второго оптического фазовращател  9 проходит оптический путь на четверть длины волны СВЧ-сигнала больший, чем световые пучки, поступающие на первый 12 и третий 14 фазовые детекторы. В результате Фазоразностна  составл юща  на выходе фильтра 17 нижних частот .второго фазового детектора 13 пропорциональна произведению бесселевых функций первого пор дк а

0

5 от U( и Uuj на косинус разности фаз

5

между колебани ми опорного и измерительного каналов.

Сигналы с выхода первого 12 и третьего 1.4 фазовых детекторов поступают на входы третьего сумматора 20, где происходит их суммирование. Поскольку посто нные составл ющие токов лавинных фотодиодов 16 одинаковы по. амплитуде и знаку, то они просумми5 руютс , а фазоразностные составл ющие компенсируютс , так как они одинаковы по амплитуде, но обратны по знаку. На выходе третьего сумматора 20 будет получена посто нна  составл юQ ща  токов фотодиодов. Эта посто нна  составл юща  с выхода третьего сумматора 20 поступает на вторые входы первого 18 и второго 19 сумматоров, на первые входы которых поступают сигналы с выходов второго 13 и третьего 14 фазовых детекторов. В сумматорах 18 и .19 происходит компенсаци  посто нной составл ющей токов лавинных фотодиодов 16, и сигнал на выходе второго сумматора 19 равен фазоразностной составл ющей с выхода третьего фазового детектора 14, пропорциональной синусу разности фаз колебаний в опорном и измерительном каналах, а сигнал с выхода первого сумматора 18 равен фазоразностной составл ющей с выхода второго фазового детектора 13, пропорциональной косинусу разности фаз колебаний в опорном и измерительном каналах. Эти сигналы поступают на входы аналогового блока 21 делени , где происходит деление их друг на друга. В результате

. сигнал на выходе блока 21 делени  пропорционален тангенсу разности фаз меж5 ду колебани ми опорного и измеритель- каналов и не зависит от амплитуды сигнала в измерительном канале, т.е. модул  коэффициента передачи ис0

0

следуемого СВЧ-элемента 6. Этот фазо- разностный сигнал с блока 21 делени  поступает на индикатор 22 фазы, где индицируетс .

Кроме того, посто нна  составл юща  токов фотодиодов зависит от амплитуды сигнала в измерительном канапе , т.е. от модул  коэффициента передачи исследуемого СВЧ-элемента 6, но не зависит от разности фаз колебаний в опорном и измерительном каналах ,Эта составл юща  с выхода третьего сумматора 20 поступает на вход дополнительного индикатора 23, програ- дуированного в единицах модул  коэффициента передачи, где индицируетс .

Начальную калибровку предлагаемого устройства можно проводить с помощью первого оптического фазовращател  8 в режиме калибровки, когда исследуемый СВЧ-элемент 6 исключен из измерительного тракта.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  фазовых характеристик, содержащее высокочастотный генератор, соединенный с первым делителем мощности, к первому выходу которого подключен первый фер- ритовый вентиль, выход которого  вл етс  входом дл  подключени  исследуемого СБЧ-элемента, к второму выходу первого делител  мощности подключен второй ферритовьй вентиль, соединенный с модулирующим входом источшзка Когерентного света, оптически св занного с первым оптическим фазовращателем, первый фазовый детектор , включакщий последовательно соединенные лавинный фотодиод и фильтр нижних частот, выход последнего из которых  вл етс  выходом фазового

детектора, и индикатор, о т л и ч а- ю щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности измерений фазовых ха5 рактеристик, в фазовый детектор введен электрооптический модул тор, включенный на входе лавинного фотодиода , вход электрооптического модул тора  вл етс  входом фазового

10 детектора, между выходом первого оп- , тического фазовращател  и индикатором последовательно включены оптический расщепитель на три луча, второй оптический фазовращатель, второй фазовый

5 детектор, идентичный первому, первый сумматор и блок делени , между вторым выходом оптического расщепител  на три луча и вторым входом блока делени  последовательно включены полуволнова 

20 фазосдвигающа  пластина, третий фа- зовьй детектор, идентичный первому, и второй, сумматор, третий выход оптического расщепител  на три луча оптически соединен с входом первого фазового детектора, к выходу которого подключен третий сумматор, выход третьего сумматора соединен соответственно с вторыми входами первого и второго сумматоров, выход третьего фазового детектора соединен с вторым входом третьего сумматора, а также введен второй -делитель мощности, вход которого  вл етс  входом дл  подключени  исследуемого СВЧ-элемента, а его выходы соответственно соединены с управл ющими входами электрооптических модул торов первого,второго и третьего фазовых детекторов.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающ еес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем измерени  модул  коэффициента передачи, к выходу третьего сумматора подключен дополнительный ин дикатор.

25

30

35

40

Редактор) А.Козориз Заказ 1708/48

Составитель Е .Адамова

Техред И.Попович Корректор С.Шекмар

Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по,делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4