SU1330574A1 - Двухканальный измеритель частотных флуктуаций колебаний генераторов СВЧ-диапазона - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано дл  измерени  частотных флуктуации колебаний высокостабильных СВЧ-гене- раторов дискретного спектра и синтезаторов СВЧ при наличии побочных составл ющих вблизи несущей. Цель изобретени  - расширение динамического диапазона, повышение чувствительности и сокращение времени измерений - достигаетс  введением цепи 10 обратной коррекции, котора  включена между анализатором 9 спектра и генератором 11 квадратичной фунI (Л MWi ucc/ffffyenora ffMffiofnopa 00 Од о ел 4;:

Description

кции. Устройство также содержит раз- ветвитель 1 мощности, СВЧ частотный детектор 2, малошум щие усилители 4 и 7, ферритовый вентиль 5, СВЧ частотный детектор 6, блок 8 инвертора фазы и сумматора напр жений, блок 12 обработки полезного сигнала, и индикатор 13 мощности. Анализатор спект1

Изобретение относитс  к радиоизмерени м и может быть использовано дл  измерени  частотных флуктуации колебаний высокостабильньпс СВЧ-гене- раторов дискретного спектра и синтезаторов СВЧ при наличии побочных составл ющих вблизи несущей.

Цель изобретени  - расширение динамического диапазона, повышение чувствительности и сокращение времени измерений.

На фиг, 1 представлена структур- на  схема предлагаемого измерител j на фиг. 2-4 7 структурна  схема соответственно цепи обратной коррекции блока обработки полезного сигнала и узла управлени ; на фиг. 5 - временные диаграммы работы.

Двухканальный измеритель частотных флуктуации колебаний генераторов СВЧ-диапазона содержит разветвитель 1 мощности, ферритовый вентиль 2, СВЧ частотный детектор 3, мапошум - щий усилитель 4, ферритовый вентиль 5, СВЧ частотный детектор 6, малошум щий усилитель 7, блок 8 инвертора фазы и cyNiMaTopa напр жений, анализатор 9 спектра, цепь 10 обратной коррекции, генератор 11 квадратичной функции, блок 12 обработки полезного сигнала и индикатор 13 мощности флуктуации , причем анализатор 9 спектра содержит балансный модул тор 14, генератор 15 поднесущей частоты и узкополосный фильтр 16.

Вход разветвител  1 мощности соединен с исследуемым генератором, а выходы - с двум  измерительными каналами . В состав первого измерительного канала вход т последовательно соединенные ферритовый вентиль 2,СВЧ частотный детектор 3 и малошум щий

ра 9 содержит балансный модул тор 14, генератор 15 псднесущей частоты и узкополосныйвфильтр 16, Устройство позвол ет более чем на пор док повысить чувствительность измерений, расширить динаьдаческий диапазон, сократить в несколько раз врем  измерений . 1 с. 3 .4.п. ф-лы, 5 ил.

усилитель 4. Второй измерительный канал построен аналогично первому и содержит ферритовый вентиль 5, СВЧ частотный детектор 6 и малошум щий усилитель 7. Выходы малошум щих усилителей 4 и 7 подсоединены к входам блока 8 инвертора фазы и сумматора напр жений, выход которого подклюQ чен через последовательно соединенные анализатор 9 спектра, 10 обратной коррекции, генератор 11 квадратичной функции и блок 12 обработки полезного сигнала к индикатору 13

5 мощности флуктуации. Анализатор 9 спектра состоит из последовательно соединенных балансного модул тора 14, первый вход которого  вл етс  входом анализатора 9 спектра,к втоQ рому входу которого подключен генератор 15 поднесущей частоты, и узкополосного фильтра 16, выход которого  вл етс  выходом анализатора 9 спектра.

5 Цель 10 обратной коррекции (фиг,2) выполнена в виде операционного усилител  17, в цепь отрицательной обратной св зи которого включен последовательный RLC-контур, состо щий

0 из конденсатора 18 переменной емкости , катушки 19 индуктивности и переменного резистора 20.

В состав блока 12 обработки полезного сигнала(фиг. 3J входит ин5

тегрирующа  цепь 21, параллельно

конденсатору 22 которой подключен ключ 23 дл  сброса на нем напр жени . Выход интегрирующей цепи 21 через ключ 23 соединен с корпусной шиной, Q а через буферньй усилитель 24 и два параллельных канала, состо щих из последовательно соединенных ключей 25 и .26, запоминающих  чеек 27 и 28,

соединен с входом вычитател  29, выход которого подключен к последовательно соединенным ключу 30 и запоминающей  чейке 31. В состав блока 12 обработки полезного сигнала входит также узел 32 управлени , выходы которого с первого по четвертый, соединены соответственно с ключами 25, 26, 23 и 30, а п тый выход - с уп- равл юпщм входом блока 8 инвертора фазы и сумматора напр жений. Элементы 21, 23, 24 представл ют собой накопитель 33.

Узел 32 управлени  (фиг. 4) содер- is редачи обоих измерительных каналов

жит последовательную цепь, состо щую из генератора 34 временных интервалов , делител  35 частоты на два и делител  .36 частоты на шесть с групповым переносом. Три пр мых выхода делител  36 частоты на шесть с групповым переносом подсоединены к трем делител м 37-39 частоты на п (п задаетс  временем измерени ). К блоку 8 инвертора фазы и сумматора напр же НИИ подключен пр мой выход делител  37 частоты, В состав узла 32 управлени  вход т также п ть логических элементов И 40-44 и один логический элемент ИЛИ 45, Выход элемента ИЛИ 45 подключен к ключу 23 (фиг, 3), выход элемента И 40 - к ключу 25, а элементы И 42 и 44 - соответственно к ключам 26 и 30 блока 12 обработки полезного сигнала. При этом выходы элементов И 41 и 43 подключены к входам элемента ИЛИ 45, В состав узла 32 управлени  вход т также инверторы 46-50,

На фиг. 4 приведены временные диа- 40 ласть высоких частот. Выходной сигграммы напр жений узла 32 управлени  а - на выходе генератора 34 временных интервалов; S - на выходе делител  35 частоты на два; В , ., - на пр мых выходах делителей 37, 38 и 39 частоты на п; г - на выходе инвертора 49; е ,) , Ч , , t - на выходах элементов И 40, 41, 42, 43 и 44; л - на выходе элемента ИЛИ 45; м - на выходе буферного усилител  24; Н, п ,0 - на выходах запоминающих  чеек 27, 28 и 31,

Предлагает ш измеритель работает следующим образом.

Сигнал от исследуемого генератора СВЧ-диапазона через разветвитель 1 мощности и ферритовые вентили 2 и 5 поступает на СВЧ частотные детекторы 3 и 6 интерференционного типа

на основе сверхпровод щего резонатора (с нагруженной добротностью 10 ) с регулируемой добротностью, преобразующие частотные флуктуации в амплитудные . Сигналы с выходов СВЧ частотных детекторов 3 и 6 подаютс  на входы малошум щих усилителей 4 и 7 с полосой, равной исследуемому частотному диапазону флуктуации. Усиленные сигналы с выходов малошум щих усилителей 4 и 7 подаютс  на входа блока 8 инвертора фазы и сумматора напр жений. Коэффициенты пе0

5

0

5

равны. В блоке 8 инвертора фазы и сумматора напр жений происходит инвертирование сигнала одного из ка- . налов и поочередное суммирование инвертированного и неинвертированнрго сигналов с сигналом другого канала в определенные промежутки времени, задаваемые блоком 12 обработки по- лез ого сигнала в виде соответственно нулевого и единичного управл ющих уровней. При этом разностный сигнал представл ет собой собственные шумы измерительных каналов, а в суммарном сигнале присутствуют собственные шумы измерительных каналов и удвоенный исследуемый сигнал, содержащий информацию об амплитуде частотных флуктуации колебаний исследуемого генератора . Сигнал из блока 8 инвертора фазы и сумматора напр жений подаетс  затем на вход балансного модул тора 14, где осуществл етс  амплитудна  модул ци  сигнала генератора 15 поднесу- щей частоты и перенос спектра в об-

нал балансного модул тора 14 представл ет собой амплитудно-модулированный сигнал, амплитуды боковых составл ющих которого пропорциональны суммарному или разностному сигналам, Таким образом, амплитуды боковых составл ющих несут информацию об частотных флуктуаци х колебаний исследуемого генератора и собственных шумах измерительных каналов. Сигнал с выхода балансного модул тора 14 поступает на неперестраиваемый узкополосиый фильтр 16, на выходе которого выдел етс  сигнал, несущий информацию об частотных флуктуаци х колебаний исследуемого генератора и собственгаах шумах измерительных каналов в полосе частот, определ емой заданной полосой частот узкополосного фильтра 16,

Перестраива  в исследуемом диапазоне частот синхронно генератор 15 подне- сущей частоты н цепь 10 обратной коррекции таким образом, чтобы собственна  частота ее RLC-контура стала равной частоте генератора 15 под- несущей частоты,цепью 10 обратной коррекции, имеющей обратную амплитудно-частотную характеристику, компенсируют частотные искажени  исследуемого сигнала, возникающие в СВЧ частотных детекторах 3 и 6 за счет высокой крутизны преобразовани  час- тотных флуктуации в амплитудные, С выхода цепи 10 обратной коррекции сигнал поступает на генератор 11 квадратичной функции. Выходной сигнал генератора 11 квадратичной функции,проВо врем  действи  нулевого уровпорциональный квадрату амплитуды входного сигнала, подаетс  в блок 12 н  напр жений (фиг. 5 6) сигнал на работки полезного сигнала, где выде- выходе блока 8 инвертора фазы и сумл етс  сигнал, пропорциональный квадрату амплитуды частотных флуктуации колебани  исследуемого генератора, поступающий затем на индикатор 13 мощности флуктуации.

Работа блока 8 инвертора фазы и .сумматора напр жений и блока 12 обработки полезного сигнала осуществл етс  сигналами, вырабатываемыми узлом 32 управлени  согласно временных диаграмм напр жений (фиг. 5), обеспечива  автоматический режим их работы.

25

матора напр жени  равен разности сигналов обоих измерительных каналов . За это врем  происходит запоминание сигнала запоминающей  чейкой 28 (фиг. 3) и перевод блока 12 обработки полезного сигнала в исходное состо ние, аналогично описанному (фиг 5,л ,w , п ). При этом ключи 26 и .23 управл ютс  сигналами, вьфабатьшаемыми элементами И 42 и RTIH 4S согласно фиг. 4 и 5о(, S,& , 2., ,U , Л .

За врем  действи  последующего

Управление работой блока 8 инвер- 35 единичного уровн  напр жени  (фиг.5 6 )

тора фазы и сумматора напр жений производитс  сигналом, вырабатывае- Мз1м делителем 37 частоты. За врем  действи  единичного уровн  напр жений (фиг. 58) сигнал с выхода блока 8 инвертора фазы и сумматора напр жений равен сумме сигналов обоих измерительных каналов, а на конденсаторе 22 блока 12 обработки полезного сигнала по вл етс  экспоненци- .ально возрастающий сигнал (фиг.5 м).

Элемент И 40 узла 32 управлени  по сигналам, вырабатываемым инвертором 47 из сигнала генератора 34 временных интервалов, делителем 35 частоты на два, делителем 37 частоты на п и инвертором 48 из сигнала делител  38 частоты на п (фиг. 5а, 6В,) формирует сигнал,(фиг. 5е) который открьтает ключ 25 блока 12 обработки полезного сигнала (фиг. 3). За врем  действи  этого сигнала происходит запоминание уровн  выходного

сигнала буферного усилител  24 запоминающей  чейк ой 27 (фиг. 4 и 5н ) блока 12 обработки полезного сигнала .

Элемент И 41 (фиг. 4) по сигнала, вырабатываемым инверторами 46, 47 и 49 из сигналов генератора 34 временных интервалов, делител  35 частоты на два и делител  38 частоты на п и сигнала с выхода делител  37 частоты на п (фиг. 50,8 , Ь , /; ) вы- рабатьгоает сигнал (фиг. 5), который подаетс  на элемент ИЛИ 45. Выходной сигнал элемента ИЛИ 45 (фиг.5 л ) открывает ключ 23, который сбрасывает напр жение на конденсаторе 22 до нулевого значени , перевод  его в исходное состо ние (фиг. 5.м).

Во врем  действи  нулевого уровн  напр жений (фиг. 5 6) сигнал на выходе блока 8 инвертора фазы и сум

матора напр жени  равен разности сигналов обоих измерительных каналов . За это врем  происходит запоминание сигнала запоминающей  чейкой 28 (фиг. 3) и перевод блока 12 обработки полезного сигнала в исходное состо ние, аналогично описанному (фиг 5,л ,w , п ). При этом ключи 26 и .23 управл ютс  сигналами, вьфабатьшаемыми элементами И 42 и RTIH 4S согласно фиг. 4 и 5о(, S,& , 2., ,U , Л .

За врем  действи  последующего

0

элемент И 44 формирует из сигналов , вырабатываемых инверторами А7 и 50 из сигналов генератора 34 вре- .менных интервалов и делител  39 частоты на п, делител  35 частоты на два и делител  37 частоты на п . (фиг.5 сз ,5 ,& ,0.) сигнал (фиг.5 ..к) , который открывает ключ 30 блока 12 обработки полезного сигнала. За врем 

5 действи  этого сигнала происходит запоминание разностного сигнала вычи- тател  29 (фиг. 5 о ). Этот сигнал пропорционален квадрату флуктуации частоты колебаний исследуемого генератора .

Предлагаемый измеритель позвол ет более чем на пор док повысить чувствительность измерени  и расщи - рить динамический диапазон, а врем 

измерений сократить в несколько раз.

Claims (4)

1. Двухканальный измеритель частотных флуктуации колебаний генера0

71

торов СВЧ-диапазона, содержащий два параллельных канала, каждьй из которых состоит из ферритового вентил , СВЧ-частотного детектора и малошум щего усилител , причем входы обоих каналов соединены с выходами развет- вител  мощности, вход которого  вл етс  входом устройства, а выходы каналов - с входами блока инвертора фазы и сумматора напр жений, выход которого соединен с входом анализатора спектра, а также последовательно включенные генератор квадратичной функции , блок обработки полезного сигнала и индикатор мощности флуктуации, отличающийс  тем, что, с целью расширени  динамического диапазона и повышени  чувствительности, в него введена цепь обратной коррекции , включенна  между анализатором спектра и генератором квадратичной функции, а второй выход блока обработки полезного сигнала соединен с третьим входом .блока инверто- { ра фазы и сумматора напр жений .

2. Измеритель по п. 1, отличающийс  тем, что цепь обратной коррекции содержит операци- онньй усилитель, в цепь обратной св зи которого включен последовательный RLC-контур.

30574 -°

3.Измеритель по п. 1, отличающийс  тем, что анализатор спектра содержит балансный модул тор, первый вход которого . вл етс  входом анализатора спектра, а второй его вход подключен к генератору поднесу- щей частоты, причем выход балансного модул тора соединен с входом узкопо „ лосного фильтра, выход которого  вл етс  выходом анализатора спектра4

4.Измеритель по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  времени измерений, блок

;ig обработки полезного сигнала содержит

интегрирующую цепь, четыре -ключа,

три запоминающих  чейки, буферный

усилитель, вычитатель и узел управ

лени , причем выход интегрирующей

2Q цепи соединен с входом третьего ключа и через буферный усилитель с вхо дами первого и второго ключей, выходы которых через соответственно первую и вторую запоминающие  чейки под25 ключены к входам вычитател , выход вьгчитател  через четвертый ключ соединен с третьей запоминающей  чейкой, выходы узла управлени , с первого по четвертый, соединены с управл ющими

3Q входами соответствующих ключей, п тый выход узла управлени/1  вл етс  управл ющим выходом блока обработки полезного сигнала, а выход третьего ключа подключен к корпусной шине.

19

0/77 y3ffO/7O лосного Озильтра 76

К генеро ору П

ff6adpa/77f/VHou дзункции

01 Zff fm ffG ffSf 3afTJt/t m&

Фи.г.З

обра- f7OJje3f o- го сигнала 72

26 длока offpa- ботни лолез- наго сигнала //

К KflfOt y JO - SflOHooSpa- ffomHL/ полезного с и гнала П

Л Нклнзчу23 - 5лона обра- бот f и лолезно- го сигнала 2

Cf}U2.5