SU1741089A1 - Method of measurement of introduced phase errors of discrete binary phase inverter - Google Patents

Method of measurement of introduced phase errors of discrete binary phase inverter Download PDF

Info

Publication number
SU1741089A1
SU1741089A1 SU904792298A SU4792298A SU1741089A1 SU 1741089 A1 SU1741089 A1 SU 1741089A1 SU 904792298 A SU904792298 A SU 904792298A SU 4792298 A SU4792298 A SU 4792298A SU 1741089 A1 SU1741089 A1 SU 1741089A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
phase
errors
phase shifter
measurement
bit
Prior art date
Application number
SU904792298A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Иванович Васюхно
Виталий Францевич Винярский
Анатолий Исакович Синани
Original Assignee
Научно-Исследовательский Институт Приборостроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-Исследовательский Институт Приборостроения filed Critical Научно-Исследовательский Институт Приборостроения
Priority to SU904792298A priority Critical patent/SU1741089A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1741089A1 publication Critical patent/SU1741089A1/en

Links

Landscapes

  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Description

Основными недостатками этих способов  вл ютс  низка  скорость измерений фазовый ошибок, опредеп ема  необходимостью последовательного переключени , а затем и измерени  во всех дискретных фазовых состо ни х фазовращател , а также достаточно большим временем на калибровку; невозможность измерений на высоком уровне мощности, что, учитыва  особенности работы коммутационных элементов в интенсивных СВЧ пол х, снижает достоверность результата, большие габариты и высока  стоимость рабочих мест по измерению фазовых характеристик ,The main disadvantages of these methods are the low speed of measurement of phase errors, determined by the need for sequential switching, and then measurement in all discrete phase states of the phase shifter, as well as a sufficiently long time for calibration; the impossibility of measurements at a high power level, which, taking into account the peculiarities of the operation of switching elements in intensive microwave fields, reduces the reliability of the result, the large size and high cost of jobs for measuring phase characteristics,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ, основанный на испопьзовамим измерител  векторных отношений СВЧ-сигналов. В приборе сигнал, подаваемый от внешнего источника, делитс  из два канала: опорный и измерительный. Опорный канал используетс  в качестве калибровочного, сигнала в измерительном канале используетс  как зондирующий дл  подачи на объект иссле- дова . . В преобразователе частоты используетс  первичное преобразование входное сигнала на частоту 20 МГц, на ко- гооой осуществл етс  синхронизаци  с сиг- малом гетеродина, и вторичное - на частоту 55 кГц, на которой работает индикаторный блок.The closest in technical essence to the present invention is a method based on an instrument for measuring the microwave signal vector ratios. In the device, the signal supplied from an external source is divided into two channels: reference and measurement. The reference channel is used as a calibration signal, the signal in the measuring channel is used as a probe channel for supplying the object to the test. . The frequency converter uses a primary conversion of the input signal to a frequency of 20 MHz, which is synchronized with the sig- nal oscillator signal, and the secondary one to the 55 kHz frequency at which the indicator unit operates.

Известному способу свойственны пере- чис. аыше недостатки (,00, ско- росчь измерени  15 с), Кроме того, ограничение по уровню мощности генератора СБЧ мВт приводит к гому.-что измер емые фазовые ошибки могут отличатьс  от вносимых в реальных услови х эксплуатации , при которых мощность может достигать уровн  10 Вт и более.The known method is peculiar to the list. Above the disadvantages (, 00, speed of measurement is 15 s), In addition, the limitation on the power level of the SBCh mW generator leads to a goma. - that the measured phase errors may differ from those introduced in actual operation conditions, under which the power can reach 10 watts and more.

Цель изобретени  -уменьшение времени измерений и достижение возможности измерени  фазовых ошибок на высоком уровне мощности.The purpose of the invention is to reduce the measurement time and achieve the possibility of measuring phase errors at a high power level.

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно предлагаемому способу на СВЧ-вход фазовращател  подают СВЧ-сигнал, а на управл ющие входы - управл ющие напр жени  со скважностью 0 2, сиихронизиро- ванные по фронту или спаду, период следовани  которых с увеличением номера разр да многразр дного двоичного фазовращател  уменьшаетс  в два раза, измер ют амплитуды спектральных составл ющих выходного сигнала, по которым определ ют вносимые фазовые ошибки, при этом минимальный период следовани  управл ющего напр жени , подаваемого на первый раз0This goal is achieved by the fact that, according to the proposed method, a microwave signal is supplied to the microwave input of the phase shifter, and to the control inputs - control voltages with a duty cycle of 0 2 synchronized along the front or in the decay, the period of which with increasing bit number multiplier binary phase shifter is halved, measure the amplitudes of the spectral components of the output signal, which determine the introduced phase errors, while the minimum period of the control voltage applied to the first p az0

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

р д многоразр дного двоичного фазовращател , выбирают в 50 и более раз больше суммы длительностей фронта и стада, а фазовую ошибку, вносимую n-м разр дом, определ ют по амплитуде () гармоники выходного спектра.a series of a multi-bit binary phase shifter is chosen 50 or more times the sum of the front and herd durations, and the phase error introduced by the nth bit is determined by the amplitude () of the harmonic of the output spectrum.

В случае синхронизации управл ющих импульсов по спаду анализу подвергают отрицательные гармоники, в случае синхронизации по фронту - положительные .In the case of synchronization of the control pulses, on a decay, negative harmonics are analyzed, in the case of synchronization on the front, positive harmonics.

Предложенное измерение фазовых характеристик фазовращател  основано на том, что между фазовыми ошибками каждого дискрета фазовращател  и величиной гармоник спектра выходного сигнала существует строга  математически и физически обоснованна  св зь. Переключение в режиме меандра разр да Дтг обеспечивает подавление в спектре выходного сигнала четных гармоник, прежде всего несущей (так называемый фазоманипулированный сигнал), Величина подавлени  зависит от фззовой ошибки разр да Атг и от неравенства длительностей фазовых состо ний 0 и 7f . Все эти факторы увеличивают уровень четных гармоник, Дл  устранени  вли ни  неравенства длительностей частота управл ющих импульсов в предлагаемом способе устанавливаетс  достаточно малойThe proposed measurement of the phase characteristics of the phase shifter is based on the fact that there is a strict mathematically and physically sound connection between the phase errors of each discrete phase shifter and the magnitude of the harmonics of the output spectrum. Switching in the meander discharge mode Dtg provides suppression in the output signal spectrum of even harmonics, first of all the carrier (the so-called phase-shift keyed signal). The amount of suppression depends on the phase error of the Atg discharge and on the inequality of the durations of the phase states 0 and 7f. All these factors increase the level of even harmonics. To eliminate the effect of the inequality of durations, the frequency of the control pulses in the proposed method is set to be quite small.

(DO 0,02-т- г- в св зи с чем длителььф т Теп(DO 0,02-t-g- in connection with which the duration t Tep

ность переходных процессов не превышает 2% длительности фазовых состо ний,transient processes do not exceed 2% of the duration of phase states,

Таким образом, при указанных воздействи х на СВЧ-сигнал уровень несущей гармоники при фазовой манипул ции  вл етс  функцией фазовой ошибки. Известно, что при идеальной фазовой манипул ции, т.е. при фазовой ошибке Др 0, несуща  и все четыре гармоники подавлены полностью, при &j0 0,5°- подавление несущей 51 дБ, при &р 1° - подавление несущей 45,5 дБ, при Др 2° - 39,3 дБ и т.д. Таким образ м, между подавлением несущей и &р существует монотонна  однозначна  зависимость со средней крутизной 6 дБ/град при ошибках до 3°, 3 дБ/град - при ошибках 3-6°, 1 дБ/град- при ошибках больше 6°, что дает возможность оценивать фазовую ошибку методом анализа выходного спектра сигнала.Thus, with these effects on the microwave signal, the level of the carrier harmonic during phase shift is a function of the phase error. It is known that with ideal phase manipulation, i.e. when the phase error is Dr 0, the carrier and all four harmonics are completely suppressed, with & j0 0.5 ° - carrier suppression 51 dB, with & 1 ° - carrier suppression 45.5 dB, with Dr 2 ° - 39.3 dB, etc. Thus, there is a monotonous unambiguous relationship between carrier suppression and & p with an average steepness of 6 dB / deg with errors up to 3 °, 3 dB / deg with errors of 3-6 °, 1 dB / deg with errors of more than 6 ° , which makes it possible to estimate the phase error by analyzing the output signal spectrum.

Точность измерени  уровн  гармониче- скмх составл ющих спектра при использовании современных спектроанализаторов не превышает 0,5 дБ, т.е. методологическа  абсолютна  погрешность измерени  фазовой ошибки не превышает 0,1°. Очевидно,The accuracy of measuring the level of harmonic components of the spectrum using modern spectrum analyzers does not exceed 0.5 dB, i.e. The methodological absolute error of measurement of the phase error does not exceed 0.1 °. Obviously

что оценку фазовой ошибки разр да &к можно проводить и по другим четным гармоникам , но это менее удобно ввиду их меньшего уровн  (по мощности).that the estimation of the phase error of the discharge & k can be carried out using other even harmonics, but this is less convenient due to their lower level (in power).

Аналогично измер ютс  фазовые ошибки младших разр дов.Phase errors of the lower order bits are measured similarly.

При цифровом переключении п-диск- ретного фазовращател  (в случае синхронизации управл ющих импульсов по фронту либо по спаду) зависимость между подключаемым очередным разр дом и р дом гармоник в спектре выходного сигнала, подавл емых при его помощи: первый разр д Д  обеспечивает подавление гармоник с п 0 ±2к (это уже отмечалось выше), второй разр д ( Д  /2) - с п -1 ± 4k; третий разр д ( А  /4) - с n -3± 8k; четвертый разр д ( А /8) - с п -7 ±16k; п тый разр д ( Д  /16) -с п -15± 32k, где п - номер гармоники в спектре выходного сигнала , k 0, 1, 2,3,4,...When digitally switching an n-discrete phase shifter (in the case of synchronization of control pulses on the front or on the slope), the dependence between the connected next bit and a number of harmonics in the output signal spectrum suppressed with its help: the first bit E provides harmonic suppression with n 0 ± 2k (this has already been noted above), the second bit (D / 2) - with n -1 ± 4k; the third bit (A / 4) - with n -3 ± 8k; fourth bit (A / 8) - with n -7 ± 16k; Fifth bit (D / 16) -c n -15 ± 32k, where n is the harmonic number in the output signal spectrum, k 0, 1, 2, 3, 4, ...

Приведенные зависимости характерны дл  случа  синхронизации управл ющих импульсов по спаду. В случае синхрониза- ции по фронту зависимости имеют зеркаль- ный указанному вид, что позвол ет сохранить общность рассуждений.The dependences are characteristic for the case of synchronization of control pulses with a decay. In the case of synchronization along the front, the dependences have a mirror-like appearance, which allows maintaining common reasoning.

Дл  достижени  поставленной цели изобретени  наилучшим образом из приведенных р дов дл  измерени  фазовой ошибки выбирают гармоники с наименьшим пор дковым номером: дл  Д - п 0; дл  Атг/2 - п -1 (или +1); дл  Д  /4 - п ±3; дл  А /8 - п ±7; дл  Д  /16 - п ±15; т.е. разр ду п (1,2,...) соответствует гармоника () в спектре выходного сигнала.In order to achieve the stated objective of the invention, the harmonics with the smallest number are selected from the given series for measuring the phase error: for A = n 0; for Atg / 2 - n -1 (or +1); for D / 4 - n ± 3; for A / 8, n ± 7; for D / 16 - n ± 15; those. The p (1,2, ...) bit corresponds to the harmonic () in the output signal spectrum.

Зависимости подавлени  указанных гармоник от фазовых ошибок соответствую- щих разр дов имеют почти совпадающий характер, так, например, ошибка в разр де ДлУ 4 - 1 ° обеспечивает уровень третьей гармоники 43,4 дБ; 2° - 37,3 дБ, ошибка в разр дке Д /2-1°-44,1 дБ; 2°-38,1 дБ и т.д. The dependences of the suppression of these harmonics on the phase errors of the corresponding bits have an almost identical character, for example, an error in the discharge for 4–1 ° provides the third harmonic level of 43.4 dB; 2 ° - 37.3 dB, the error in the discharge D / 2-1 ° -44.1 dB; 2 ° -38.1 dB, etc.

Таким образом дл  удобства вычислений можно построить одну градуиро- вочную кривую зависимости &р от уровн  соответствующих гармоник, или использовать одну и ту же шкалу, увели- чив при этом погрешность измерени  всего на 0,15 градуса, что значительно точнее, чем в известных методах. В эти же величины укладываетс  и погрешность экстраполированных точек, напри- мер 39 дБ - 1,5°.Thus, for convenience of computations, one graduation curve of the dependence of & p on the level of the corresponding harmonics can be constructed, or the same scale can be used, increasing the measurement error by only 0.15 degrees, which is much more accurate than in the known methods. The error of extrapolated points, for example, 39 dB - 1.5 °, also fits into these values.

Оценка фазовых ошибок фазовращател  может производитьс  при одновременной работе всех разр дов так как фазова Evaluation of phase errors of the phase shifter can be done with the simultaneous operation of all bits as the phase

модул ци  в каждой  чейке вли ет только на свой р д гармоник и не вли ет на другие. Это дает возможность устранить из измерений многочисленные коммутации  чеек и сократить врем  измерений более чем в 2П раз, где п - количество дискретов фазовращател .modulation in each cell affects only its own harmonic series and does not affect others. This makes it possible to eliminate from the measurements numerous switching cells and reduce the measurement time by more than 2P times, where n is the number of discretes of the phase shifter.

На фиг.1 показаны блок-схемы устройства дл  измерений фазовых характеристик методом фазового кольца (а) и короткого замыкани  (б); на фиг.2 - типичный выходной спектр дискретного двоичного п-раз- р дного фазовращател , на управл ющие входы которого поданы последовательности меандров Q на фиг.З - усредненна  зависимость фазовой ошибки разр дов п п/2;  /4;  /8; тг/16 от уровней гармоник с п 0; ±1; ±3;± 7; ± 15 соответственно; на фиг.4 - блок-схема устройства дл  измерени  фазовых ошибок дискретногофазовращател по предлагаемому способу.FIG. 1 shows block diagrams of a device for measuring phase characteristics by the phase ring method (a) and short circuit (b); Fig. 2 shows a typical output spectrum of a discrete binary n-bit phase shifter, the control inputs of which are supplied with sequences of meanders Q in Fig. 3 — the averaged dependence of the phase error of bits n n / 2; /four; /eight; tg / 16 from harmonic levels with n 0; ± 1; ± 3; ± 7; ± 15 respectively; 4 is a block diagram of a device for measuring phase errors of a discrete phase shifter according to the proposed method.

На фиг.1 обозначены 1 - генератор СВЧ; 2. 6, 7 - вентили; 3 - источник питани ; 4 - фазовращатель; 5, 8 - аттенюатор; 9 - радиоизмерительна  лини ; 10-усилитель .In Fig.1 marked 1 - microwave generator; 2. 6, 7 - valves; 3 - power source; 4 - phase shifter; 5, 8 - attenuator; 9 - radio line; 10 power amplifier.

На фиг.4 обозначены: 1 - генератор СВЧ; 2 - анализатор спектра; 3 - генератор управл ющих сигналов; 4 - дискретный фазовращатель .Figure 4 indicated: 1 - microwave generator; 2 - spectrum analyzer; 3 - control signal generator; 4 - discrete phase shifter.

Пример. Осуществление предлагаемого способа с помощью блок-схемы, показанной на фиг.4.Example. The implementation of the proposed method using the flowchart shown in figure 4.

Выходной СВЧ-сигнал с генератора 1 подан на СВЧ-вход дискретного фазовращател  4. На управл ющие входы фазовращател  4 с выходов генератора 3 управл ющих сигналов поданы последовательности меандров: на вход дискрета Атг- с частотой Ц, на вход Атг/2 - с частотой 2Q , на вход А /4 - с частотой 4Q , на вход А  /8 - с частотой 80о и на вход Дтг/16 - с частотой 1бОэ.The output microwave signal from the generator 1 is fed to the microwave input of the discrete phase shifter 4. The control inputs of the phase shifter 4 from the generator outputs 3 of the control signals are transmitted to the sequence of the meanders: to the input of the Atg- sample with frequency C, to the input of Atg / 2 with frequency 2Q, to the input A / 4 - with a frequency of 4Q, to the input A / 8 - with a frequency of 80o and to the input Dtg / 16 - with a frequency of 1bOe.

В результате фазовой модул ции, происход щей с вышеперечисленными частотами , СВЧ-сигнал образует на выходе дискретный спектр, типичный вид которого показан на фиг.2. При помощи анализатора 2 спектра в выходном спектре измер ют дискретные составл ющие.As a result of the phase modulation occurring at the frequencies listed above, the microwave signal forms a discrete spectrum at the output, a typical view of which is shown in FIG. 2. Using the spectrum analyzer 2, discrete components are measured in the output spectrum.

В случае синхронизации управл ющих импульсов по спаду по величин© гармоник с п Q, И,-3,-7,-И5 в соответствии с зависимостью, «приведенной на фмг,2, делают заключение о фазовых ошибках разр дов Аж; Атг/2; &rt/4; Ату/8; Агат/16 соответственно, в случае синхронизацииIn the case of synchronization of the control pulses by a decrease in the values of the harmonics with n Q, I, -3, -7, -I5, in accordance with the dependence given on FMG 2, they conclude that the phase errors of the bits of Aj; Atg / 2; & rt / 4; Atu / 8; Agat / 16, respectively, in the case of synchronization

по фронту аналогичное заключение делают по величине с п 0,1, Э, 7, 15.along the front, a similar conclusion is made in value with n 0.1, e, 7, 15.

Технико-экономическа  эффективность предлагаемого способа измерени  фазовых ошибок заключаетс  б повышении точности измерени  фазовых ошибок менее 1°, s уменьшении времени измерени  фазовых ошибок более чем в 2П раз, в уменьшении габаритов рабочего места, в одновременной индикации всех фазовых ошибок, что позвол ет не только повысить скорость измерени , но и существенно упростить настройку фазовращателей за счет возможности легко определить комбинационные ошибки, возникающие вследствие взаимодействи  отдельных разр дов по отраженным волнамThe feasibility of the proposed method for measuring phase errors is to increase the accuracy of measuring phase errors less than 1 °, s reducing the time measurement phase errors more than 2P times, reducing the size of the workplace, simultaneously indicating all phase errors, which allows not only increase the measurement speed, but also significantly simplify the adjustment of phase shifters due to the ability to easily determine the combination errors resulting from the interaction of individual bits on the reflected th waves

Предлагаемый способ не имеет ограничений по уровню мощности входного сигнала , что повышает достоверность (точность) измерений фазовых характеристик фазовращателей , используемых на ВУМ.The proposed method has no restrictions on the power level of the input signal, which increases the reliability (accuracy) of measurements of the phase characteristics of phase shifters used in VUM.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ измерени  вносимых фазовых ошибок дискретного двоичного фазовращател , основанный на подаче на его вход СВЧ-сигнала, а на управл ющие входы управл ющих напр жений, отличающий- с   тем, что, с целью сокращени  времениA method for measuring the input phase errors of a discrete binary phase shifter, based on applying a microwave signal to its input, and on controlling inputs of control voltages, in order to reduce the time измерений и достижени  возможности измерений на высоком уровне мощности, в качестве управл ющих напр жений используют пр моугольные напр жени  со скважностью 2, синхронизированные по фронтуmeasurements and achieving the possibility of measurements at a high power level; rectangular voltages with a duty cycle of 2, synchronized along the front, are used as control voltages. или спаду, период следовани  которых с увеличением номера разр да многоразр дного двоичного фазовращател  уменьшаетс  в 2 раза, измер ют амплитуды спектральных составл ющих выходногоor decay, the period of which with the increase in the digit number of the multi-bit binary phase shifter decreases by 2 times, measure the amplitudes of the spectral components of the output сигнала, по которым определ ют вносимые фазовые ошибки, при этом оптимальный период следовани  управл кщего напр жени , подаваемого на первый разр д многоразр дного двоичного фазовращател , выбирают не менее чем в 50 раз больше суммы длительностей фронта и спада, а фазовую ошибку, вносимую n-м разр дом, определ ют по амплитуде ()-й гармоникиthe signals that determine the introduced phase errors, while the optimal period of the control voltage applied to the first discharge of a multi-bit binary phase shifter, is chosen at least 50 times the sum of the front and fall times, and the phase error introduced by n -th bit, determined by the amplitude of the () -th harmonic выходного спектраoutput spectrum Фиг.11 6)6) si w ti zi IT от б в г э s «i Ј г т о - г- g- ь- s- 9- г- &- в-ov-n-zt- ft-«- si680 Јlsi w ti zi IT from b in g e s "i Ј g t o - g - g-b-s-9-g- & - b-ov-n-zt-ft -" - si680 l ФиеЬPhie
SU904792298A 1990-02-14 1990-02-14 Method of measurement of introduced phase errors of discrete binary phase inverter SU1741089A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904792298A SU1741089A1 (en) 1990-02-14 1990-02-14 Method of measurement of introduced phase errors of discrete binary phase inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904792298A SU1741089A1 (en) 1990-02-14 1990-02-14 Method of measurement of introduced phase errors of discrete binary phase inverter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1741089A1 true SU1741089A1 (en) 1992-06-15

Family

ID=21496676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904792298A SU1741089A1 (en) 1990-02-14 1990-02-14 Method of measurement of introduced phase errors of discrete binary phase inverter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1741089A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594378C1 (en) * 2015-06-05 2016-08-20 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Method for measuring phase switching time of microwave signal

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594378C1 (en) * 2015-06-05 2016-08-20 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Method for measuring phase switching time of microwave signal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0627084B1 (en) Method and apparatus for measuring voltage
US8355884B2 (en) Signal quality measurement device, spectrum measurement circuit, and program
Svensson et al. A measuring system for calibration of power analyzers
SU1741089A1 (en) Method of measurement of introduced phase errors of discrete binary phase inverter
EP1640734A1 (en) A method and apparatus for measuring the input frequency response of a digital receiver
US4719408A (en) Apparatus for indicating proper compensation of an adjustable frequency compensation network
SU1742744A2 (en) Phase meter
RU2103698C1 (en) Device for measurement of harmonic signal phase shift
GB2093300A (en) Multi-range measuring apparatus with automatic range changing
SU641663A1 (en) Arrangement for automatic calibration
RU2236018C1 (en) Transmission gain digital meter
SU712956A1 (en) Method of measuring amplitude-frequency and phase frquency charachteristics of converter with pulse-frequency modulation
Kawakami Microwave attenuation and phase-shift measurement using stepped phase modulation
SU1264090A1 (en) Spectrum analyzer
SU736020A1 (en) Method of determining electronic phase meter errors
SU911397A1 (en) Complex testing device
SU721756A1 (en) Digital voltmeter of ac voltage
SU1041953A1 (en) Phasometer checking device
SU1422177A2 (en) Method of checking two-phase generator
SU1081564A1 (en) Phase shift calibrator
RU2225988C2 (en) Phase-meter
SU883789A1 (en) Phasemeter with small signal reference time
SU656018A1 (en) Arrangement for measuring pulse duration with random recurrence period
SU1406501A1 (en) Meter of power of ultrasonic process generators
SU1290205A1 (en) Device for measuriing twelve-pole reflectometer