Способ измерения разности фаз

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУ БЛИН ЗО 4 С ЕНИ.Кудряшо Методы измеСВЧ-сигна ка. Элек ), 980,чшение нели- Элекника СВЧ,Ильина Е нейных хара тронная тех вып. 10, 19 др. Ул ер тик ЛБ Электр 41-48 ика4,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ: ОПИСАНИЕ ИЗОБР И А ВТОРИЧНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ(57) Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) технике и предназначено для измерения разности фаз(Ф) между гармоническими составляющими сложного СВЧ-сигнала на выходелампы бегущей волны, С целью уменьшения погрешности и увеличения чувствительности измеряют разность Ф между гармоническими составляющимисложного сигнала, пиковые значениясигнала в положительньй и отрицательный полупериоды, измеренные величиныскладывают, строят зависимость суммарного сигнала от указанного изменения Ф сложного сигнала и определяютискомую разность Ф по точке экстремума. В описании изобретения данасхема устройства, реализующего способ, 1 з.п. ф-лы, 3 ил1298683 ками необходимо анализировать сумму пиковых значений в положительном и отрицательном полупериодах (фиг.1 г). Для измерений разности фаэ между первой и четкой гармониками можно анализировать как сумму, так и разность пиковых значений, Для повышения точности измерении разности фаз между первой и четной гармониками определяется разность пиковых значений (фиг,1 г).Схема измерений, реализующая предлагаемый способ, содержит блок 1 с изменяющейся крутизной дисперсионной характеристики (например, спиральную замедляющук систему с подвижным металлическим экраном), делитель 2 мощности на симметричном ответвителе, разнополярные пиковые детекторы 3 и 4 (детектор 3 - положительной полярности, детектор 4 - отрицательной полярности), согласованную нагрузку 5, сумматор 6, индикатор 7 (например, осциллограф). При этом вход ус.тройства соединен с замедляющей системой 1, выход которой соединен с ответвителем, соответствующие выходы которого соединены с. пиковыми детекторами 3 и 4 и нагрузкой 5. Выходы пиковых детекторов 3 и 4 соответственно соединены с входами сумматора 6, соединенного выходом с индикатором 7.Устройство работает следующим образом.Исследуемый СВЧ-сигнал представляющий собой сумму первой и высшей гармоник с неизвестной разностью фаз между ними ьц, поступает на вход отрезка спиральной замедляющей системы 1 с подвижным металлическим экраном (фиг.2 а), где разность фаз между гармониками изменяется на величину ЬЧ отсетсщ нал поступа т на пиковые детекторы 3 и 4, один из которых (детектор 3) измеряет пиковое значение сигнала в положительный полупериод основного колебания, а другой (детектор 4) - в отрицательный полупериод. Измеренные величины складываются с помощью сумматора 6 и регистрируются, например, с по-. мощью осциллографа 7,Изменение формы сложного сигнала (суммы сигналов первой и второй гармоник) показано в течение периода при разности фаз между ними равной нулю, т.е.Щ = О (фиг.1 а).При изменении разности фаэ между гармониками пиковые значения суммы первой и четной гармоники (например 35 второй) в положительном Е и отрицательном Е полупериоде основного колебания различны и зависят от разНости фаз между гармониками (фиг.1 б), Видно, что пиковое значение суммы первой и второй гармоник в положительном полупериоде изменяется в двараза от минимального (при Ь = в -)453 до максимального (при ьч = в ) зна 2чения.Зависимость суммы пиковых значений первой и четной (например, вто 50 рой) гармоник от разности фаз между ними различна в положительный и отрицательный полупериоды основного колебания, а для суммы первой и нечетной гармоник (например, третьей) эта зависимость одинакова в положительном55 и отрицательном полупериодах (фиг.а).Поэтому для измерения разности фаз между первой и нечетной гармониИзобретение относится к СВЧ-технике и предназначено для измерения разности фаз между гармоническими составляющими сложного СВЧ-сигнала на выходе ЛБВ. 5Цель изобретения - повышение точности измерений в СВЧ-диапазоне эа счет уменьшения погрешности и увеличение чувствительности.На фиг.1 представлены зависимости ф суммы первой и высшей гармонических составляющих от разности фаз между ними; на фиг,2 - схема измерений, реализующая предлагаемый способ измерения разности фаз между гармоническими составляющими сложного СВЧ- сигнала и градуировочная кривая устройства с переменной дисперсией - дисперсного фаэовращателя (я - длина замедляющей системы без экрана); на фиг.З - схема сумматора.Приняты следующие обозначения: Е =Е, вп(иг+ ср )+Е зз.п(2 а:+ ср,);Ез =Е в хп (со+ су ) +Е з в з.п (ЗЮ+ с);25 ь= Ч 2. - 2 1 Ю=Уз =Ч ЗЧ Дисперсный фаэовращатель позволяет изменить разность фаз между гармониками до величины экстремума(фиг.1 в). Тогда искомая разность Фазмежду гармониками определяетсяМх Чо + 1 Ч отсчетгде- известная разность Фаз, соответствующая экстремуму на(Фиг.1 в, например, для максимума Ьу,= 1, а для минимума Ь( = О).Видно, что крутизна кривой Ед, = 10= 2( Ь,) больше в точке минимума,поэтому измерения с использованиемэтой точки обладают меньшей погрешностью.При измерении разности Фаз между 15первой и четнои гармониками измеренные пиковыми детекторами значения вычитаются и на индикаторе регистрируется нуль сигнала (Фиг.1 г). Значение (р, , например, для первой и второй гармоник равно КП (К=О, + 1,)Необходимо отметить, что нули сигнала на индикаторе, соответствующиеразличным значениям разности Лаз меж ду гармониками (ьЦ =0 и ьу, =), отличаются по наклону кривой Ед-)Е,в этих точках.Вследствие неидентичности детекторов нуль сигнал может наблюдаться приЗОзначениях ьр отличных от КП.Для устранения погрешности, связанной с этим эффектом, в качестве3Ц можно брать точку Ь 2 , опреде 35ляемую по двум точкам перехода черезнуль.Блок 1 (Фиг.2 а) должен обеспечивать изменение разности Фаз междугармониками, необходимое для фиксации экстремума. Градуировочная кривая дисперсного Фазовращателя используемого при измерениях, приведена иафиг.2 б. Она необходима для определения абсолютного значения разности ф 5Фаз между гармониками.Величины сопротивлений, которыеиспользуют при измерениях, имеют следующие значения: Г,=15 кОм; Р, =20 кОм; В. =100 кОм, 50Изобретение по сравнению с известным способом имеет большую чувстви 83 4тельность (в 50-100 раз) и точность (в 1,5-2 раза) при значительном упрощении процесса измерений. Кроме того, наличие ЛЕВ в известном способе позволяет измерять разность фаэ только между первой и второй гармониками. В предлагаемом способе такие ограничения отсутствуют. ЭлеКтромагнитная совместимость различных радиоэлектронных устройств предъявляет особые требования к уровню высших гармонических составляющих СВЧ-сигналов. Изобретение может быть использовано при конструировании оптимальных Фазовых компенсаторов, применение которых позволяет улучшить спектральные ха", рактеристики усилительных цепочек на ЛБВ, а следовательно, и всего радио- электрического устройства, в которое они входят.Формула изобретения1. Способ измерения разности фазмежду гармоническими составляющимисложного сигнала, заключающийся вразделении сигнала по двум каналам,изменении фазы сигнала, суммированиии индикации, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерений в СВЧ-диапазоне эа счетуменьшения погрешности и увеличениячувствительности, до разделения сигнала на два канала изменяют разностьФаз между гармоническими составляющими сложного сигнала, измеряют пиковые значения сложного сигнала вположительный и отрицательный полупериоды основного колебания, складывают их, затем строят зависимостьсуммарного сигнала от указанного изменения Фазы сложного сигнала.и поточке экстремума определяют искомуюразность Фаз.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения разности фаэ между первой и четными гармониками, пиковые значения сложногосигнала вычитают, а искомую разностьФаз определяют по точке перехода через нуль,5/48 Тираж 731БНИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий13035, Иосквя, Б, Ряушская наб.,одписно 4/ но-полиграфическое предприятие г.ужгород, ул,Проектн