Свч-амплифазометр

(71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.Н.Сенченко(56) Вилькоцкий М.А., Гринчук А.П. и др. Измеритель амплитудно-фазовых соотношений СВЧ-сигналон с переносом частоты. Известия ВУЗов: Приборостроение, т. ХХ 1, 1978, Ф 3, с. 5-10.Белячиц А.Ч., Кухарчик П.Д. и др, Устройство для измерения амплитуды и фазы сверхнысокочастотных полей, Приборы и техника эксперимента, 1983,6, с. 94-96. ринчуко(57) Изобретение обеспечивает поние точности измерения амплитудыфазы и повышение производительнотруда при проведении измерений.амплифазометр содержит модуляторсмеситель 2, управляемый дискретСВЧ-фазонращатель (УДФВ) 3, генетор 4 модулирующего напряжения,ш ти ВЧС С) ыи аолоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ совой фильтр 5, усилитель 6, амплитудный детектор 7, синхронный детектор 8, интегратор 9 со сбросом, компаратор 10, АЦП 11 с изменяемым шагомквантования, аналоговый коммутатор12, источники 13 и 14 опорного напряжения, блок 15 синхронизации и блок16 обработки и индикации, состоящийиз блоков 17 и 18 памяти, умножающихЦАП 19 и 20, упранляемых дискретныхфазовращателей 21 и 22, сумматора 23,формирователя 24 синусоидальных опорных.напряжений, измерителя 25 амплитуды и измерителя 26 фазы. На выходесмесителя 2 формируется сигнал частотой ы , пропорциональный по амплитуде квадратуре измеряемого СВЧ-сигнала. Про 1,есс измерения квадратур СВЧсигнала происходит эа дна такта. Впервом такте, когда измеряется перваяквадратура, фазовый сдниг, вносимыйУДФВ 3, равен нулю и опорный сигналпсступает на смеситель 2 с начальнойфазой, Во втором такте при измерениивторой квадратуры фазовый сдвиг ранен 90 , Точность измерения квадратур СВЧ-сигнала повышается за счеткомпенсации потерь ь УДФВ 3 с помощью АЦП 11. 1 з.п. ф-лы, 1 ил,Изобретение относится к измерительной технике сверхвысоких частот и может использоваться для измерения амплитуды и фазы сигнала, а также при.) исследовании излучающих систем.Цель изобретения - повышение точности измерения амплитуды и фазы и повышение производительности измерений. 10На чертеже приведена структурная электрическая схема СВЧ-амплифазометра.СВЧ- амплифазометр содержит модулятор 1, смеситель 2, управляемый ди"к ретный СВЧ-фаэовращатель 3, генератор 4 модулирующего напряжения, поло- совой фильтр 5, усилитель 6, амплитудный детектор 7, синхронный детектор 8, интегратор 9 со сбросом, ком паратор 10, аналого-цифровой преобразователь 11 с изменяемым шагом квантования, аналоговый коммутатор 12, первый 13 и второй 14 источники опорного напряжения, блок 15 синхрониза ции и блок 16 обработки и, индикации, включающий в себя первый 17 и второй 18 блоки памяти, .первый 19 и второй 20 умножающие цифроаналоговые преобразователи, первый 21 и второй 22 уп- ЗО равляемые дискретные фазовращатели, сумматор 23, формирователь 24 счнусоидальных опорных напряжений, измерители амплитуды 25 и фазы 26.СВЧ.-амплифазометр работает следу 35 ющим образом. Измеряемый сигнал, поступающий на измерительный вход СВЧ-амплифазометра, модулируется в модуляторе 1 сигналом низкой частоты ы, генератора 4 и поступает на вход смесителя 2, на второй вход которого через управляемый дискретный СВЧ-фазоыращатель 3 поступает опорный СВЧ-сигнал. На выходе смесителя 2 получается сигнал частотой ы пропорциональный по амплитуде квадратуре измеряемого СВЧ-сигнала. Процесс измерения квадратур СВЧ-сигнала происходит за два такта. Управление работой СБЧ- амплифазометра осуществляется блоком 15, который представляет собой генератор временных импульсов, полярность, длительность и взаимное положение которых во времени определяют последовательность выполнения соответствующих операций отдельными элементами схемы. В первом такте Фазовыи сдвиг, вносимый управляемым дискретным СВЧ-фазовращателем 3, равен нулю и опорный сигнал поступает на вход смесителя 2 с начальной фазой. С выхода смесителя 2 сигнал частотой , поступает на вход полосового фильтра 5, настроенного на эту частоту, усиливается усилителем 6, подается на входы ампли".удного детектора 7 и синхронного детектора 8, опорным сигналом для которого является сигнал с выхода генератора 4. На выходе синхронного детектора 8 сигнал может иметь положительную или отрицательную полярности в зависимости о" синфазности или противофазности опорного и измеряемого сигналов частотой ц , что з свою очередь определяется знаком измеряемои кьадратуры.Полярность сигнала определяется.и приводится к логическим уровням цифровых элементов с помощью компаратора 0, Таким образом, происходит определение знака измеряемой квадратуры и ему ставится в соответствие определенный цифровой логический уровень. С выхода амплитудного детектора 7 сигнал поступает на вход интегратора 9, управляемого блоком 15, и далее на аналоговый вход аналогоцифрового преобразователя 11. По окончании интегрирования интегратор 9 переводится синхроимпульсом с блока 15 в режйм хранения, Зтот же импульс одновременно запускает аналогоцифровой преобразователь 11. К входу опорного напряжения аналого-, цифрового преобразователя 11 с помощью аналогового коммутатора 12, управляемого блоком 15, подключен источник 13 опорного напряжения. Аналого-цифровой преобразователь 11 обеспечивает изменение веса младшего разряда в зависимости от уровня опорного напряжения. Цифровая информация с его выхода поступает на первый вход блока 16 и далее на блок 17, куда также подается код знака измеренной квадратуры с выхода компаратора 10. Запись этой информации в блок 17 стробируется синхроимпульсом, вырабатываемым блоком 15. Цифровой код измеренной квадратуры Асояпредставляет (и+1)-разрядное слово, где старший (и+1)-й бит является знаковым, а остальные и - информационными313506 (п определяется разрядностью аналогоцифрового преобразователя 11).Во втором такте происходит измерение второй, квадратуры. При этом по.5 управляющему сигналу блока 15 управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель 3 переключается в состояние, при котором вносимый им фазовый сдвиг равен 90 , и опорный сигнал поступает на вход смесителя 2 с фазой, отличающейся от фазы опорного сигнала в первом такте на 90При прохождении через управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель 3 ампли туда опорного сигнала уменьшается, что приводит к уменьшению амплитуды сигнала, снимаемого с выхода смесителя 2, и, следовательно, величины измеряемой квадратуры. Уменьшение це личины измеряемой квадратуры компенсируется тем, что во втором такте к входу опорного напряжения аналогоцифрового преобразователя 11 аналоговым коммутатором 12 подключается опорное напряжение с выхода источника 14 опорного напряжения величиной В, причем ВВ, где В - величина опорного напряжения источника 13 в первом такте, Величина опорного напряжения В выбирается такой, чтобы изменением шага квантования компенсигде К - коэффициент пропорциональности.Амплитуда и фаза полученного сигнала пропорциональны амплитуде и фазе СВЧ-сигнала и измеряются измерителями 25 и 26, Опорным сигналом при этом является сигнал, вырабатываемый формирователем 24. Частота ц цыбирается произвольно и ограничивается частотными характеристиками применяемых элементов и измерителями 25 и 26. По завершении формирования сигнала Б 1 блок 15 вырабатывает запускающий импульс для измерителей 25 и 26 сигнала.Таким образом, СВЧ-амплифазометр позволяет повысить точность измерения квадратур СВЧ-сигнала за счет компенсации потерь в управляемом дискретном СВЧ-фазовращателе 3 с помощью аналого-циФрового преобразователя 11 с изменяемым шагом квантования и повысить производительность ровать уменьшение амплитуты измеряемого сигнала второй квадратуры А,зп ,вызванное уменьшением опорного СВЧсигнала при прохождении через управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель3. Код измеренного сигнала второйквадратуры поступает на второй входблока 16 и далее на блок 18,40Дальнейшее преобразование цифровойинформации о квадратурах СВЧ-сигналав аналоговую не синхронизировано вовремени и осуществляется по мере поступления цифровой икформации.С выходов блока 17 параллельныйкод амплитуды измеренной квадратурыв виде п-разрядного слова поступаетна цифровые входы умножающего цифроаналогового преобразователя 19, длякоторого. аналоговым опорным сигналомявляется напряжение Асова с, поступающее с аналогового выхода управляемого дискретного фазовращателя 21,где А - постоянная амплитуда, о вчастота, ц общем случае оиили Асов(ыс + 180 ), что зависитот кода знака измеренной квадратуры.Код знака (и+1)-й бит слова с выхода 274блока 17) подается на управляющийвход управляемого дискретного фазоцращателя 21. На аналоговый вход управляемого фазовращателя 21 поступает напряжение с одного иэ выходовформирователя 24, который представляет собой генератор синусоидальныхсигналов частотой ы и постояннойамплитуды, имеющий дца выхода с относительным сдвигом фаз выходных сигналов 90 , Выходной аналоговый сигналумножающего цифроаналогового преобразователя 19 имеет цидП= А сов ц А созм сПосле окончания второго такта измерения код амплитуды измеренной квадратуры поступает на цифровой входумножающего цифроаналогового преобразователя 20, а код знака квадратуры - на управляющий вход управляемогодискретного фазоцращателя 22, На аналоговый вход управляемого дискретногофазовращателя 22 с второго выходаформирователя 24 поступает сигнал,Осдвинутый по фазе на 90 относительно сигнала,. поступающего на управляющий вход управляемого дискретногофазовращателя 21. Выходной сигналумножающего цифроаналогового преобразователя 20 имеет цидПт - Ав 1 пЛ в 1 пы с,На выходе сумматора 23 получаеманалоговый сигнал1350627 измерений благодаря обеспечению непосредственного цифрового отсчетаамплитуды и Фазы,Составитель М.КроминТехред Л.Олийнык Корректор С.йекмар Редактор П.Гереши Заказ 5283/47 Тираж 730 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Формула изобретения 1. СВЧ-амплифазометр, содержащий последовательно соединенные модулятор, смеситель, паласовой фильтр, усилитель и синхронный детектор, ге нератор модулирующего напряжения, подключенный к модулирующему входу модулятора и опорному входу синхронного детектора, управляемый дискретный СВЧ-фазовращатель выход которого подсоединен к гетеродинному входу смесителя, а вход является опорным входом СВЧ-амплифаэометра, также аналого-цифровой преобразователь, блок обработки и индикации и блок синхро низации, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами управляемого дискретного СВЧ-фазовращателя и аналогоцифрового преобразователя, при этом вход модулятора является измерительным входом СВЧ-амплифазометра, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, выход усилителя через введенные пос ледовательно соединенные амплитудный детектор и интегратор со сбросом подключен к входу аналога-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу блока обработки 35 и индикации, выход синхронного детектора через введенный компаратор подключен к второму входу блока обработки и индикации, аналого-цифровой преобразователь выполнен с изменяемым 40 шагом квантования, при этом его опорный вход соединен с выходом введенного аналогового коммутатора, к двум входам которого подключены соответственно введенные первый и второй ис точники опорного напряжения, второй и третий выходы блока синхронизации соединены с соответственно управляющими входами интегратора со сбросом, аналогового коммутатора и блока обработки и индикации.2. СВЧ-амплифазометр по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, чта, с целью повышения производительности измерений, блок обработки и индикации содержит последовательно соединенные первый блок памяти, первый умножающий цифроаналоговый преобразователь, сумматор и измеритель амплитуды, последовательно соединенные второй блок памяти и второй умножающий цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к второму входу сумматора, первый и второй управляемые дискретные Фазовращатели, входы которых подсоединены соответственно к выходам формирователя синусоидальных опорных напряжений, выходы - к опорным входам соответственно первого и второго умножающих цифроаналоговых преобразователей, а управляющие входы - к вторым выходам соответственно первого и второго блоков памяти, и измеритель Фазы, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а второй вход - с входом второго управляемого ди"кретного фаэовращателя, при этом первый вход первого блока памяти, являющийся первым входом блока обработки и индикации, соединен с первым входом второго блока памяти, второй вход второго блока памяти, являющийся вторым входом блока обработки и индикации, соединен с вторым входом первого блока памяти, а управляющий вход блока обработки и индикации подсоединен к управляющим входам первого и второго блоков памяти, измерителя амплитуды и измерителя фазы.