SU1536325A1

SU1536325A1 - Panoramic meter of s-parameters of circuits

Info

Publication number: SU1536325A1
Application number: SU884377173A
Authority: SU
Inventors: Игорь Алексеевич Ульянычев; Константинас Стасевич Милюнас; Вирмантас Иозович Масюлис
Original assignee: Предприятие П/Я В-8574
Priority date: 1988-02-11
Filing date: 1988-02-11
Publication date: 1990-01-15

Abstract

Изобретение относитс к технике измерений на СВЧ. Цель изобретени - увеличение динамического диапазона. Измеритель содержит фазовый детектор 1, индикатор 2, состо щий из синхронных детекторов 15 и 16, АЦП 17, управл юще-вычислительного блока 18, блока индикации 19 и электронно-лучевой трубки 20, г-р 3, состо щий из г-ра 5 перестраиваемой частоты, регулируемого аттенюатора 6, делителей 7 и 9 сигнала, амплитудного модул тора 8, детектора 10 СВЧ, детекторов 11 и 14 НЧ, сумматора 12 и фазосдвигающего блока 13, а также исследуемый четырехполюсник 4. Введением фазосдвигающего блока 13 и детектора 14 обеспечивает уменьшение вли ни паразитного модулированного по амплитуде сигнала на сигналы с выходов синхронных детекторов 15 и 16. За счет этого с помощью синхронных детекторов 15 и 16 фиксируютс более слабые измерительные сигналы, синфазные с опорным напр жением частоты модул ции, что обеспечивает расширение динамического диапазона. 1 ил.This invention relates to a microwave measurement technique. The purpose of the invention is to increase the dynamic range. The meter contains a phase detector 1, indicator 2, consisting of synchronous detectors 15 and 16, ADC 17, control-computing unit 18, display unit 19 and cathode ray tube 20, r-3, consisting of r-5 tunable frequency, adjustable attenuator 6, dividers 7 and 9 of the signal, amplitude modulator 8, microwave detector 10, detectors 11 and 14 of the low frequency, adder 12 and phase shifter 13, as well as the quadripole 4 under study. By introducing phase shifting unit 13 and detector 14 it reduces influence of parasitic amplitude modulated ude signal to signals from outputs of the synchronous detectors 15 and 16. By using this synchronous detectors 15 and 16 are fixed weaker measuring signals in phase with a reference voltage of frequency modulation, which provides expansion of dynamic range. 1 il.

Description

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ н может быть использовано в панорамных измерителях комплексных коэффициентов отражения и передачи (S-параметров) четырехполюсников в диапазоне миллиметровых волн.The invention relates to a technique for measuring microwave frequencies can be used in panoramic meters of complex reflection and transmission coefficients (S-parameters) of quadripoles in the range of millimeter waves.

Цель изобретения - увеличение динамического диапазона .The purpose of the invention is to increase the dynamic range.

На чертеже представлена электрическая структурная схема панорамного измерителя S-параметров цепей.The drawing shows an electrical block diagram of a panoramic meter S-parameters of the circuits.

Измеритель содержит фазовый детектор (ФД) 1. индикатор 2 и генератор 3, исследуемый четырехполюсникThe meter contains a phase detector (PD) 1. indicator 2 and generator 3, the studied four-terminal

4. Генератор 3 содержит последовательно соединенные генератор 5 перестраиваемой частоты (ГПЧ), регулируемый аттенюатор 6, первый делитель 7 сигнала, амплитудный модулятор (AM) 8, второй делитель 9 сигнала, детектор 10 СВЧ, первый детектор 11 низкой частоты (НЧ), сумматор 12, фазосдвигающий блок 13, второй детектор 14 НЧ. Индикатор 2 содержит первый 15 и второй 16 синхронные детекторы (СД) , аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 17, управляюще-вычислительный блок (УВБ) 18, блок 19 индикации и электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 20.4. The generator 3 contains a serially connected tunable frequency generator (5), an adjustable attenuator 6, a first signal divider 7, an amplitude modulator (AM) 8, a second signal divider 9, a microwave detector 10, a first low frequency (LF) detector 11, an adder 12, a phase shifting unit 13, a second low-frequency detector 14. Indicator 2 contains the first 15 and second 16 synchronous detectors (SD), analog-to-digital converter (ADC) 17, control and computing unit (UVB) 18, display unit 19, and a cathode ray tube (CRT) 20.

Панорамный измеритель S-параметров цепей работает следующим образом.Panoramic meter S-parameters of the circuits works as follows.

От второго (измерительного) выхода генератора 3.отключают исследуемый четырехполюсник 4 и фазосдвигающий блок 13 настраивают на минимум сигналов с выходов СД 15 и 16. Это происходит тогда, когда фазы пульсаций сигналов на выходах детекторов НЧ 11 и 14 отличаются примерно на 90°. Затем оператором с передней панели индикатора 2 с помощью УВБ 18 в диалоговом режиме проводится процесс калибровки измерителя и выполняется измерение в точке развертки индикатора 2, задаваемой перестраиваемой меткой. Результат измерения выводится на экран ЭЛТ 20 в цифровой форме.The studied four-terminal 4 is disconnected from the second (measuring) output of the generator 3. The phase-shifting unit 13 is adjusted to a minimum of signals from the outputs of the LEDs 15 and 16. This occurs when the phases of the signal pulsations at the outputs of the low-frequency detectors 11 and 14 differ by approximately 90 °. Then, the operator calibrates the meter from the front panel of indicator 2 using UVB 18 in a dialogue mode and measures it at the sweep point of indicator 2, which is set by the tunable label. The measurement result is displayed on the screen of the CRT 20 in digital form.

ГПЧ 5 содержит интерферентный блок связи для обмена цифровыми сигналами с УВБ 18, цифро-аналоговый преобразователь для перестройки частоты задающего СВЧ генератора и блок формирования частотных меток, используемых для калибровки и линеаризации закона управления частотой ГПЧ 5 цифровыми сигналами от УВБ 18.GPC 5 includes an interference unit for exchanging digital signals with UVB 18, a digital-to-analog converter for tuning the frequency of the master microwave generator, and a unit for generating frequency labels used for calibration and linearization of the law for controlling the frequency of the GPC 5 digital signals from UVB 18.

Блоки 6-12 представляют собой систему авторегулирования мощности (АРМ) на первом и втором выходах генератора 3. На второй вход сумматора 12 подается напряжение F_Q, определяющее уровни мощности на выходах генератора 3, причем на втором его выходе сигнал СВЧ промодулирован по амплитуде с частотой модуляции F_M. С выхода детектора 10 СВЧ на третий выход генератора 3 подается опорное напряжение Г_о с частотой F_w, пропорциональное мощности генератора 3. Система АРМ служит для расширения рабочего динамического диапазона детекторов в ФД 1 и уменьшения ошибки измерения из-за рассогласования на выходах генератора 3.Blocks 6-12 are a power automatic control system (AWP) at the first and second outputs of the generator 3. A voltage F _Q is applied to the second input of the adder 12, which determines the power levels at the outputs of the generator 3, and at its second output the microwave signal is modulated in amplitude with frequency modulation F _M. From the output of the microwave detector 10, a reference voltage Г _о with a frequency F _w proportional to the power of the generator 3 is supplied to the third output of the generator 3. The AWP system is used to expand the working dynamic range of the detectors in PD 1 and reduce the measurement error due to a mismatch at the outputs of the generator 3.

Немодулированный сигнал СВЧ с первого выхода генератора 3 в ФД 1 делится пополам и подводится к его детекторам в фазе, а измерительный модулированный по амплитуде сигнал с выхода исследуемого четырехполюсника 4 в ФД 1 после деления пополам, подводится к его детекторам с фазовым сдвигом 90°. В результате смешивания опорного и AM измерительного сигналов СВЧ на выходах ФД 1 получают сигналы с частотой F_M и амплитудами, пропорциональными модулю коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника 4, умноженному на синус (на одном выходе ФД 1 ) и на косинус (на другом выходе ФД 1) фазового сдвига измеряемого коэффициента передачи. Эти сигналы содержат информацию о коэффициенте передачи в комплексном виде. СД 15 и 16 служат доя выделения измерительной информации. Они содержат входные усилители сигналов частоты 1'_м, нормирователи их амплитуды с управляемыми от УВБ 18 аттенюаторами и собственные ключевые синхронные детекторы, настроенные на совпадение по фазе сигналов на их входах с опорным напряжением П_о , подводимым с третьего выхода генератора 3 (с выхода детектора 10) .The unmodulated microwave signal from the first output of the generator 3 in PD 1 is divided in half and fed to its detectors in phase, and the measuring amplitude-modulated signal from the output of the studied four-terminal 4 in PD 1 after being divided in half is fed to its detectors with a phase shift of 90 °. By mixing the reference and AM measuring microwave signals at the outputs of the PD 1, signals with a frequency of F _M and amplitudes proportional to the modulus of the transmission coefficient of the studied four-terminal 4 multiplied by the sine (at one output of PD 1) and cosine (at the other output of PD 1) are obtained phase shift of the measured transmission coefficient. These signals contain information about the transmission coefficient in an integrated form. SD 15 and 16 serve for milking the allocation of measurement information. They contain input amplifiers of signals of a frequency of 1 _m , normalizing their amplitudes with attenuators controlled by UVB 18, and their own key synchronous detectors tuned to match the phase of the signals at their inputs with a reference voltage P _o supplied from the third output of generator 3 (from the output of the detector 10) .

АЦП 17 преобразует сигналы, постоянного тока с измерительной информацией в цифровые информационные сигналы, которые передаются к УВБ 18.ADC 17 converts DC signals with measurement information into digital information signals that are transmitted to UVB 18.

УВБ 18 содержит вычислительный блок, оперативное запоминающее уст⁵ 1536325 ройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство ПЗУ , блок управления, интерфейсный блок для связи с генератором 3 и блок запоминания индикации для связи с блоком 19. УВБ 18 управляет работой основных узлов измерителя, в том числе частотой и мощностью ГПЧ 5, выполняет вычислительные и логические операции процессов калибровки, измерения, обработки его результатов и вывода их через блок 19 на ЭЛТ 20 в цифровой и графической форме.UVB 18 contains a computing unit, random access memory ⁵ 1536325 (RAM), read-only memory ROM, a control unit, an interface unit for communicating with the generator 3 and an indication storage unit for communication with unit 19. UVB 18 controls the operation of the main meter nodes, in including the frequency and power of the GPC 5, performs computational and logical operations of the processes of calibration, measurement, processing of its results and their output through block 19 to the CRT 20 in digital and graphical form.

Наибольший выигрыш достигается при использовании двухполупериодных детекторов НЧ.The greatest gain is achieved when using half-wave low-frequency detectors.

При установке в фазосдвигающем блоке 13 фазового сдвига около 90 за счет сложения сдвинутых по фазе пульсаций выпрямленных напряжений на выходах обоих детекторов НЧ 11 и 14 уменьшается амплитуда и вдвое повышается частота паразитного остаточного сигнала на выходе сумматора 12, в результате чего уменьшается индекс паразитной амплитудной модуляции о системе АРМ, ограничивающий минимальный уровень измеряемого сигнала, т.е. уменьшается влияние на сигналы с выходов синхронных детекторов паразитного модулированного по амплитуде сигнала. Благодаря этому с помощью синхронных детекторов фиксируют более слабые измерительные сигналы, синфазные с опорным напряжением частоты модуляции, за счет чего расширяется динамический диапазон.When a phase shift of about 90 is installed in the phase-shifting unit 13, due to the addition of the phase-shifted rectified voltages at the outputs of both low-frequency detectors 11 and 14, the amplitude decreases and the frequency of the spurious residual signal at the output of adder 12 doubles, resulting in a decrease in the index of spurious amplitude modulation AWP system, limiting the minimum level of the measured signal, i.e. the effect on the signals from the outputs of synchronous detectors of the parasitic amplitude-modulated signal decreases. Due to this, weaker measuring signals are recorded using synchronous detectors, in-phase with the reference voltage of the modulation frequency, thereby expanding the dynamic range.

Claims

Claim

A panoramic S-parameter meter of circuits containing a generator, a phase detector and an indicator connected in series, the second output of the generator being an output for connecting the input of the studied four-port network, the second input of the phase detector is an input for connecting the output of the tested four-port network, the second output of the phase detector is connected to the second indicator input , the third output of the generator is connected to the third input of the indicator 6, the inputs and outputs of the generator are connected to the inputs and outputs of the indicator, the generator The tunable frequency generator, the inputs and outputs of which are the inputs and outputs of the generator, an adjustable attenuator, the first signal divider, the second output of which is the first output of the generator, is an amplitude modulator, the second input of which is an input for connecting the modulating signal source, the second divider 15 signal, the second output of which is the second output of the generator, a microwave detector, a first low-frequency detector and an adder, the second input of which is an input for connecting reference voltage source 2C, and the output is connected to the control input of the adjustable attenuator, the output of the microwave detector is the third output of the generator, the indicator contains 25 series-connected first synchronous detector, the first input of which is the first input of the indicator, and an analog-to-digital converter, the second synchronous detector 30, the first input of which is the second input of the indicator, the output is connected to the second input of the analog-to-digital converter, the second inputs of the first and second synchronous detectors soy 35 are Din and are the third indicator input, connected in series to the control and computing unit, the inputs and outputs of which are the inputs and outputs of the indicator, and others

40 inputs and outputs are connected to the inputs and outputs of an analog-to-digital converter, an indication unit and an cathode ray tube, other outputs of an analog-to-digital converter connected to a common bus with other inputs of the first and second synchronous detectors, characterized in that, in order to increase the dynamic range, 5Q connected phase-shifting unit, the input of which is connected to the output of the microwave detector, and a second low-frequency detector, the output of which is connected to the additional input of the adder, are introduced in series.