SU836603A1 - Измеритель фазочастотных характери-СТиК чЕТыРЕХпОлюСНиКОВ СВч - Google Patents

Description

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ СВЧ

Изобретение относитс  к технике измерений фаэочастотных характеристик (ФЧХ) четырехполюсников СВЧ. Известно устройство дл  наблюдени  ФЧХ на экране осциллографа, содержащее осциллограф, фазовый детек тор, генератор линейно-частотных колебаний, устройство выделени  нуль-переходов, линию задержки и генератор линейно-нарастающего напр женин l. Недостатком его  вл етс  огранич ный частичный диапазон измерений ФЧХ и низка  точность измерений, об словленные отсутствием технических средств дл  исключени  неидентичност каналов фазового детектора. Известно также устройство дл  автоматического измерени  ФЧХ, которое содержит фазовую систему синхрониза ции частоты стабильного генерр.тора, два смесител , делители мощности и осциллографический индикатор 2J. Низка  помехоустойчивость этого устройства обусловлена неустойчивостью фазовой системы синхронизации частоты при больших расстройках. Целью изобретени   вл етс  расширение частотного диапазона и повышение точности измерений. Достигаетс  это тем, что в измерителе , содержащем два делител  мощности , стабильный генератор, два смесител , фазочувствительный элемент, управл емый фазовращатель и осциллографический индикатор, введены ВО.ПНОмер , усилитель, третий делитель мощности , третий и четвертый смесители , два усилител  промежуточной частоты , двухканальный коммутатор, лини  задержки, ограничитель, два формирующих элемента, делитель частоты, сумматор, синхронизатор, однопозиционный переключатель и элемент nawfти , при этом вход первого из упом - нутых делителей мощности соединен с одним из входов измерител , а первый выход названного делител  мощности через последовательно соединенные волномер и усилитель подключен к-управл ющему входу синхронизатора, к входу Х осциллографического индикатора и к входу первого формирующего элемента, а второй выход первого делител  мощности соединен с одним из подвижных контактов двухканального коммутатора, второй подвижный контакт которого соединен с одним из выходов второго из упом нутых делителей мощности, входом соединенного с

вторым входом измерител , а вторым выходом соединенным через линию задержки с входом третьего дели1 ел  мощности, первый выход которого соединен с одним из входов третьего амесител , второй вход которого подключен к первому и четвертому непо движным контактам двукканального коммутатора , а второй выход третьего делител  мощности соединен с одним иэ входов четвертого смесител , второй 9ХОД которого подключен к второму , и третьему неподвижным контактам двухканального коммутатора, управл ющий вход которого соединен с одним из выходов первого формирующего элемента , второй выход которого соедине с управл ющим .входом однопозиционного переключател , первый неподвижный контакт которого через один из входов элемента пам ти соединен с входом синхронизатора, выход которого подключен к второму входу элемента пам ти, второй выход которого подключен к одному из входов сумматора, второй вход которого подключен к входу Y осциллографического индикатора и ковторому неподвижному контакту одНопозиционного переключател , подвижный контакт которого соединен с выходом фазочувствительного элемента первый вход которого подключен к выходу управл емого фазовращател , управл ющим входом,соединенным с выходом сумматора, а второй вход фазочувствительного элемента подключен к выходу первого из упом нутых смесителей , первый вход которого через первый усилитель промежуточной частоты подключен к выходу третьего смесител , а второй вход смесител  соединен с выходом второго из упом нутых смесителей, первый вход которого соединен с выходом стабильного генератора и с входом управл емого фазовращател , а второй вход второго смесител  через второй усилитель промежуточной частоты подключен к вьЕсоду четвертого смесител  и через последовательно соединенные ограничитель f второй формирующий элемент и делитель частоты подключен к входу .Z  ркостной модул ции осциллографического индикатора.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные Д1 граммы работы устройства.

Устройство содержит делители мощности 1 и 2, двухканальный коммутатор 3, смесители 4 и 5, усилители промежуточной частоты (УПЧ) 6 и 7, смесители 8 и 9, стабильный генератор 10, фазоизмерительный элемент 11, управл емый фазовращатель 12, однопозиционный переключатель 13, осциллографический индикатор 14, элемент пам ти 15, синхронизатор 16 сумматор 17, волномер 18, усилитель 19, первый формирукнций элемент 20,

лини  задержки 21, третий делитель мощности 22, ограничитель 23, второй формирующий элемент 24, делитель частоты 25 и входы 26 и 27 измерител .

Устройство работает следующим образом.

Входы 26 и 27 измерител  подключаютс  к выходу исследуемого четырехполюсника и к выходу опорного генератора с линейночастотной модул цией (ЛЧМ) по несимметричному пило- образному закону (на фиг. 1 не показаны ) .

Сигналы через делители мощности 1 и 2 и через двухканальный коммутатор 3 поступают на входы смесителей 4 и 5, к которым в качестве сигнала гетеродина подаетс  сигнал, снимаемый с делител  мощности 22, задержанный по времени линией задержки 21. В результате смешивани  сигнала ЛЧМ, задержанных по времени относительно друг друга, на выходе смесителей 4 и 5 возникают сигналы биений с частотами

Fj-i rt 3; () Frfa -jiT-tj), (2)

где Fr,. , . значени  частот биений; t, - врем  задержки сигналов ; Jf - скорость изменени 

- частоты;

Т - длительность ЛЧМ сигналов . .

Fft Frf

Сигналы биений поступают на входы

УПЧ 7 и б, полоса пропускани  которых выбрана таким образом, что они усиливают только сигналы биений с частотой Fj , которые имеют форму, приведенную на фиг. 2 в,г.

Из выражени  () очевидно, что могут возникать нестабильности частоты F(y за счет непосто нства скорости изменени  частоты входных сигналов и времени задержки. Поэтому дл  компенсации нестабильности частоты F(5 / в устройство введены стабильный генератор 10 и смесители 8 и 9, с помощью которых фаза исследуемых сигналов переноситс  на сигнал стабильного генератора. Дл  этого сигналы с выхода УПЧ 6 и 7 поступают соответственно на смесители 8 и 9. На выходе смесител  8 выдел етс  |Сигнал с разностной частотой. Анали|тическое вьфажение сигнала на выходе смесител  8 имеет вид ср. (t)Unp.,,cos (fp-F, )t + ip,- ,(3)

где Unn - амплитуда сигналанавыnp .-i ходе смесител  8;

fr частота колебаний генератора ; О . - фаза, вносима  опорным

каналом;

fj фаза, вносима  линией задержки.

Claims (1)

1. Этот сигнал поступает на смеситель 9, 5 на выходе которого выдел етс  сигнал с суммарнойчастотой, аналитиче&кое выражение которого Unp4 (t)Unp.4COs(fr t + fi,+4., ), d где Urip-4 амплитуда выходного сигнала; Ч - фаза,вносима  измерител HiBv каналом; измерительное значение Сигналы с выходов смесител  9 и ста бильного генератора 10 поступают на фазоизмерительный элемент 11, с выхода кот;орого снимаетс  сигнал, про порциональный разности фаз входных сигналов, поступающий на переключатель 13. Коммутатор 3 и переключатель 13 управл ютс  импульсами, сни маемыми с формирующегоэлемента 20 на вход которо О поступают импульсы с волномера 18, подключенного к дел телю мощности (на-фиг. 2 д,е). Изме рени  ФЧХ производ тс  в два цикла Первы Цикл, когда переключатель 13 коммутатор 3 наход тс  в положении При этом сигнал опорного канала поступает на смеситель 5, а сигнал из мерительного канала на смеситель 4 и с выхода фазоизмерительного элемента снимаетс  сигнал, пропорциональный значению разности фаз V-i, Ф -- Ф 44 -Ч Ч И Ч 2L Этот сигнал записываетс  в элемент пам ти 15. Элемент пам ти 15 и синхронизатор 16 предназначены дл  запоминани  сигнала и выдачи его при очередном цикле измерени , когда переключатель 13 и коммутатор 3 наход тс  в положении II, на сумматор 17, на второй вход которого поступает в этот момент времени сигнал с фазоизмерительного элемента 11, про порциональный значению разности фаз ф -ip -Ч Ч И М V При этом на выходе сумматора по вит с  сигнал, пропорциональный значению разности фаз ч,, 4 2( ip - Ч-/). . (7) Этот сигнал в виде сигнала ошибки поступает на управл емый фазовращатель 12,который из1мен ет фазу колебаний высокостабильного генератора до тех пор, пока на выходе сумматора сигнал ошибки не будет равен нулю, тем самым компенсиру  ошибку измерений из-за неидентичности каналов. Дл  Обеспечени  синхронной выдачи, записанную информацию на сумматор, в предлагаемое устройство введен синхронизатор.Он представл ет собой временной дискриминатор, который управл ет элементом пам ти путем временного совмещени  записанных импульсов волномера 18 с поступающим ;на его вход при очередном цикле изме рени , обеспечива  тем самым синхрон ную , с входным сигналом. сумматора вы .дачу записанной информации. Дл  повышени  точности измерений и удобства отсчета показаний, устройство снаожено схемой формировани  частотных меток, содержащий ограничитель , формирующий элемент 24 и делитель частоты 25. Если в вьгражение (1) подставить значени  - и F..,/Trf,, (8) где Af - величина девиации частоты; J - период частот биений, то получим Af T/tsTcT, (9) Из этого выражени  очевидно то, что если отрезок времени, равный длительности ЛЧМ сигнала,разделить с дискретностью , равной Ч , то количество дискретов будет определ ть величину девиации частоты, а их номер - его текущее значение. При этом из вырах ени  (8) очевидно-то, что величина каждого дискрета будет равна изменению частоты на величину Аискр (о) При этом отсчет значени  частоты производитс  по формуле f fo + (11) где f - значение частоты входных сигналов; fo - начальна  частота девиации; п - номер импульса на индикаторе . Прибольших значени х скорости изменени  частоты входных сигналов величина F(f может быть достаточно высокой , поэтому в предлагаемом устройстве дл  обеспечени  удобства сн ти  показаний предусмотрен делитель частоты (25).В этом случае отсчет значени  частоты производитс  по формуле : 1 tx. где k - коэффициент делени  делител  частоты. Дл  того, чтобы получить частотные метки, сигнал с выхода УПЧ 6 по-аетс  на последовательно соединеные ограничитель 23, формирователь 4, делитель 25, с которого сигнал оступает на индикатор, представл юий собой рсциллографическое устройтво , развертка которого запускаетс  срываетс  импульсами с волномера 8. На индикатор исследуемый сигнал оступает с переключател  13,-когда н находитс  в положении II. Резульат измерений высвечиваетс  в виде рафика с частотными метками. Диапаон измер емых частот составл ет от 3 о 60 Ггц, Формула изобретени  Измеритель фазочастотных характеистик четырехполюсников СВЧ, содержащий два делител  мощности, стабильный генератор, два смесител , фазочувствительный элемент, управл е мый фазовращатель и осциллографический индикатор, отличающий .с   тем, что, с целью расширени  час тотного диапазона и повышени  точности измерений, в него введены волномер , усилитель, третий делитель мощности, третий и четвертый смесители , два усилител  промежуточной частоты, двухканальный коммутатор, лини  задержки, ограничитель, два формирующих элемента, делитель часто ты, сумматор, синхронизатор, однопозииионный переключатель и элемент пам ти, при этом, вход первого из упом нутых делителей мощности соединен с одним из входов измеритзел , a первый выход названного делител  мощности через последовательно соеди ненные волномер и усилитель подключен к управл ющему входу синхронизатора , к входу X осциллографического индикатора и к входу.первого формирующего элемента, а второй выход первого делител  мощности соединен (D одним из подвижных контактов двухканального коммутатора, второй подвижный контакт которого соединен с одним из выходов второго из упом нутьй делителей мощности, входом соединенного с вторым входом измерител , а вторым выходом,соединенным через линию задержки с входом третье го делител  мощности,первый выход ко торого соединен с одним из входов третьего смесител ,второй вход котор го подключен к первому и четвертому неподвижным контактам двухканального коммутат ора, а второй выход третьего делител  мощности соединен с одним изВХОДОВ четвертого смесител , второй вход которого подключен к втором и третьему неподвижным контактам двухканального коммутатора, управл ю щий вход которого соединен с одним из выходов первого формирующего элемента , второй выход которого соединен с управл ющим входом однопозиционного переключател , первый неподвижный контакт которого через один из входов элемента пам ти соединен с входом синхронизатора, выход которого подключен к второму входу элемента пам ти, второй выход которого подключен к одному из входов сумматора, второй вход которого подключен к входу Y осциллографического индикатора и к второму неподвижному контакту однопозиционного переключател , подвижный контакт которого соединен с выходом фазочувствительного элемента, первый вход которого подключен к выходу управл емого фазовращател , управл ющим входом,соединенным с выходом сумматора, а второй вход фазочувствительного элемента подключен к выходу первого из упом нутых смесителей , первый вход которого через первый усилитель промежуточной частоты подключен к выходу третьего смесител , а второй вход смесител  соединен с выходом второго из упом нутых смесителей, первый вход которого соединен с выходом стабильного генератора и с входом управл емого фазовращател  , а второй вход второго смесител  через второй усилитель промежуточной частоты подключен к выходу четвертого смесител  и через последовательно соединенные ограничитель, второй формирующий элемент и делитель частоты подключен к входу Z  ркостной модул ции осциллографического индикатора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 371534, кл. G 01 R 29/00, 1971. 2,Авторское свидетельство СССР № 428302, кл. G 01 R 27/28, 1972 (прототип).