SU1659904A1 - Анализатор СВЧ-цепей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности. Анализатор содержит г-р 1 качающейс  частоты, направленные ответвители 2 и 3, балансный модул тор 5, смесители б и 7, дискретный фазовращатель 8, исследуемую СВЧ-цепь 9, делитель 11 мощности , управл юще-вычислительный блок 12, коммутатор 15, г-р 17 модулирующего сигнала и синхронный детектор 19. Цель достигаетс  введением направленного от- ветвител  4, согласованной нагрузки 10, полосового фильтра 13, измерител  14 отношений , детектора 16 и управл емого усилител  18, с помощью которых отслеживаетс  изменение выходной мощности г-ра 1 в пределах всего диапазона частот путем формировани  управл ющего сигнала дл  автоматической регулировки его мощности, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быт.ь использовано дл  измерени  комплексных параметров СВЧ-цепей.

Цель изобретени  - повышение точности .

На чертеже приведена структурна  схема анализатора СВЧ-цепей.

Анализатор СВЧ-цепей содержит генератор 1 качающейс  частоты, первый 2, второй 3 и третий 4 направленные ответвители, балансный модул тор 5, первый 6 и второй 7 смесители, дискретный фазовращатель 8, исследуемую СВЧ-цепь 9, согласованную нагрузку 10, делитель 11 мощности, управ- л юще-вычислительный блок 12, полосовой фильтр 13, измеритель 14 отношений, коммутатор. 15, детекторную секцию 16, генератор 17 модулирующего сигнала, управл емый усилитель 18, синхронный детектор 19,

Анализатор СВЧ-цепей работает следующим образом.

Выходной сигнал генератора 1 частотой (о делитс  с помощью первого направленного ответвител  2 на две части, одна из которых  вл етс  опорным сигналом, а друга  - измерительным. В свою очередь , измерительный сигнал модулируют с помощью балансного модул тора 5 напр жением частоты Оо . При этом на выходе балансного модул тора 5 образуютс  различные спектральные составл ющие, в том числе (Оо +Оо и - Оо . Сама же несуща  оь будет подавлена за счет балансных свойств модул тора. Затем измерительный сигнал, частично отража сь от исследуемой СВЧ-цепи 9 и распростран  сь через нее, преобразуетс  в выходные сигналы вторичных каналов второго и третьо ел ю о о

его направленных ответвителей 3 и 4. Эти сигналы подаютс  на первые входы первого и второго смесителей 6 и 7. Одновременно на вторые входы первого и второго смесителей 6 и 7 поступает опорный сигнал, предварительно разделенный пополам в делителе 11 и в каждой частотной точке, например УО , обретающий поочередно два значени  с равной амплитудой и фазой, сдвинутой на 90° (результат работы дискретного фазовращател  8), Поступающие на первый и второй смесители 6, 7 сигналы смешиваютс , и на их выходах образуютс  полезные сигналы, несущие информацию об измер емых параметрах с частотой QO , а также паразитные гармонические составл ющие . Далее сигналы с измерительной информацией поступают на входы коммутатора 15, управл емого от уп- равл юще-вычислительного блока 12, который поочередно подключает выходы первого и второго смесителей 6, 7 на входы измерител  14 и полосового фильтра 13. При этом за врем  нахождени  коммутатора 15 в одном из положений дискретный фазовращатель 8 половину этого времени находитс  в одном положении (поворот фазы проход щего через него сигнала на -45°), а половину времени - в другом (поворот фазы на +45°). Затем коммутатор 15 переключаетс  и на измеритель 14, а также на полосовой фильтр 13 подаетс  сигнал с другого смеси тел . Следовательно, в каждой частотной точке работы анализатора СВЧ-цепей формируютс  и подвергаютс  дальнейшей обработке четыре измерительных сигнала - по два с выхода каждого из смесителей, причем их амплитуды равны

-Ei Е2 ,

Ev Ј2

где К - суммарный коэффициент передачи измерительного канала (определ етс  при калибровке);

EI - амплитуда сигнала, поступающего с генератора 1;

Е2 - амплитуда сигнала, поступающего с генератора 17;

р - фазовый сдвиг между опорным и измерительным сигналами.

Первый и второй смесители 6 и 7 выполн ют также и роль амплитудных детекторов фазоманипулированного сигнала, который образуетс  за счет манипул ции фазы опорного сигнала при его прохождении через дискретный фазовращатель 8. Причем наличие сигнала, представл ющего собой результат амплитудного детектировани  фазоманипулированного сигнала, несложно продемонстрировать, исход  из следующего .,

Фазоманипулированные колебани  можно представить как

Don Um on COS UAj t + #(t) Umon COS t)cOS fifot - Um on Sin 6(1) -SinftJot ,

т е, мы получаем два амплитудно-манипули- рованных колебани , которые складываютс  в квадратуре При этом 6() измен етс 

в пределах от -л /4 до л /4. Так как cos л /4 cos(- л /4) то cos$ (t) const и конкретно при этих пределах измене- ни.  cos$(t) Vo/o С другой стороны, sin 6(1) раскладываетс  в р д

1

sln(t)4/7rslrt9maxc(slnQt 4- sirOQt + ...)

2л

о

где Q -у - частота манипул ции выходного сигнала дискрентного фазов- ращател  8.

sin Фпахс Получаем

sinflft) 2-- (sinQt + gSinSQ t+ -, .)

Подставл   эти значени  в исходное выражение , получаем с учетом очевидных преобразований

,-vTu,

vf,,

Uon Y j Upwocouifci - j cos( . + a ) +

30

+  11.«| (аь-й) (ub-3tlX

coi( tn, -f 3ft ) +

Таким образом, мы получаем фактически спектр АМ-колебани , на который и реагирует первый или второй смеситель 6 или 7, выполн ющий роль амплитудного детектора ,

Итак, гармоническа  составл юща  спектра выходного сигнала Q первого или

второго смесител  6 или 7, а также р д ближайших ее высших гармоник ЗЙ, 5Q, 7Q, 9Q могут быть использованы как сигнал дл  автоматической регулировки мощности АРМ генератора 1, так как их величина

зависит только от выходной мощности генератора 1, распростран ющейс  в опорном канале, и не зависит от изменений мощности в измерительном канале за счет подключени  различных исследуемых СВЧ-цепей.

При этом роль детектора выполн ют сами смесители без применени  дополнительных детекторных секций и направленного ответ- вител  петли АРМ, что повышает точность измерений и упрощает структуру СВЧ волноводного тракта,

Далее сигнал с выхода первого или второго смесител  6 или 7 попадает на вход полосового фильтра 13, полоса пропускани  которого включает частоты Q, 3Q 5Q и т.д.

до тех пор, пока составл юща  (2гн 1)- Q еще достаточно существенна с точки зрени  энергетической. Экспериментально установлено , что можно ограничитьс  значением 9 Q. Чтобы убедитьс  в том, что частота QH частота модул ции QO не вли ют друг на друга, достаточно их сравнить. Обычно Q 256 Гц, Оо 100.000 Гц Измеритель 14, на вход которого поступает сигнал с выхода

смесител , имеет селективный вход, настро

енный на частоту модул ции QO . тем самым отфильтровываютс  различные паразитные гармоники и комбинации. По прохождении полосового фильтра 13 сигнал поступает на детекторную секцию 16, слу- жащую дл  детектировани  низкочастотного сигнала, превращени  его в посто нное напр жение, которым управл етс  управл емый усилитель 18. Сигнал с генератора 17, поступа  на управл емый усилитель 18, от- слеживает изменени  выходной мощности генератора 1 и поступает на вход АРМ генератора 1, а также на второй вход измерител  14, Так как мощность генератора 1

может в пределах всего диапазона частот

измен тьс  несколько раз, то система АРМ не может обеспечить в достаточной степени посто нство выходной мощности. Эти отклонени  устран ет использование измерител  14, выходной сигнал которого мен етс  в зависимости лишь от исследуемой СВЧ- цепи, но не от колебаний мощности генератора 1, так как эти изменени  привод т к изменени м сигнала с выхода управл емого усилител  18, а отношение сигналов с обеих входов измерител  14 не мен етс .

С измерител  14 сигнал поступает на синхронный детектор 19, который детекто- риует синхронно с сигналом от генератора 17, и на выходе детектора 19 получаем по- .сто нные напр жени , несущие информацию об измер емых параметрах. Далее информаци  обрабатываетс  в управл ю- ще-вычислительном блоке 12 по известным

алгоритмам.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Анализатор СВЧ-цепей, содержащий последовательно соединенные генератор

   .

   качающейс  частоты и первый направлен ный ответвитель, ориентированный на па .

   5

   10

   20

   25

   30 35

   0

   45

   50

   дающую волну, выход вторичного канала которого соединен с входом дискретного фазовращател , генератор модулирующего сигнала, соединенный с модулирующим входом балансного модул тора и опорным входом синхронного детектора, управл ю- ще-вычислительный блок, первый выход которого соединен с входом управлени  частотой генератора качающейс  частоты, второй выход - с управл ющим входом коммутатора , третий выход - с управл ющим входом дискретного фазовращател , а вход - с выходом синхронного детектора, делитель мощности, первый выход которого соединен с первым входом первого смесител , и второй направленный ответвитель, выход первичного канала которого предназначен дл  подключени  исследуемой СВЧ-цепи. ориентированный на отраженную волну выход вторичного канала соединен с вторым входом первого смесител , о т л и(ч а- ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности, выход коммутатора через введенные последовательно соединенные полосовой фильтр и детектор подсоединен к управл емому входу введенного управл емого усилител , управл ющий вход которого соединен с выходом генератора модулирующего сигнала, а выход-с первым входом введенного измерител  отношений и входом управлени  мощностью генератора качающейс  частоты, второй вход измерител  отношений соединен с выходом коммутатора, а выход - с сигнальным входом синхронного детектора, введен третий направленный ответвитель, вход первичного канала которого предназначен дл  подключени  выхода исследуемой СВЧ-цепи, к выходу первичного канала подсоединена введенна  согласованна  нагрузка, а ориентированный на падающую волну выход вторичного канала соединен с вторым входом введенного второго смесител , первый вход которого подключен к второму выходу делител  мощности, а выход - к второму входу коммутатора, при этом выход дискретного фазовращател  соединен с входом делител  мощности, а балансный модул тор включен между выходом первичного канала первого и входом первично.о канала второго направленных ответвителей.