Устройство для измерения комплексных параметров свч элементов

(Л О урная измеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ЛИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Минский радиотехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1068841, кл. 6 01 й 27/28,Измерение параметров радиотехнических цепей./Под ред. Андрущенко В,Гфатеева В,П. - М.: Радио и связь, 1984, с. 248(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ЭЛЕМЕН ТОВ(57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - увели Изобретение относится к радиоизмерительной технике СВЧ-диапазона и может быть использовано при создании измерительных устройств миллиметрового диапазона, предназначенных для измерения модуля и фазы коэффициентов отражения и передачи исследуемых СВЧ-элементов мил-. лиметрового диапазона,Целью изобретения является увеличение диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала.На чертеже изображена структ электрическая схема устройства для рения параметров СВЧ-элементов,Устройство для измерения комплексных параметров СВЧ-элементов миллиметрового диапазона содержит генератор 1 качающейся частоты, первый 2, второй 3 и третий 4 направленные ответвители, двтектор 5, аттенюатор 6, фазовращатель 7, перчение диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала, Устр-во содержит г-р 1 качающейся частоты, направленные ответвители 2, 3 и 4, детектор 5, аттенюатор 6, фазовращатель 7, смесители 8, 9 и 10, блок 11 автоматической подстройки частоты, гетеродины 12 и 2 1, делители 13, 14 и 15 мощности, вентили 16 и 17, балансные смесители 18, 19 и 20, попосовые фильтры 22 и 23, исследуемый СВЧ-эл-т 24, согласованную нагрузку 25, СВЧ-переключатель 26, коммутатор 27, индикатор 28 и блок управления 29, Цель достигается за счет последовательного осуществления двух процессов калибровки устр-ва: по параметрам коэф, передачи; по параметрам коэф, отражения, 1 ил,вый 8, второй 9, третий 10 смесители, блок 11 автоматической подстройки частоты, гетеродин 12, первый 13, второй 14 и третий 15 делители мощности, первый 16 и второй 17 вентили, первый 18, второй 19 и третий 20 балансные смесители, дополнительный гетеродин 21, первый 22 и второй 23 полосовые фильтры, исследуемый СВЧ-элемент 24, согласованную нагрузку 25, СВЧ-переключатель 26, коммутатор 27, индикатор 28, блок 29 управления,При этом выход генератора 1 качающейся частоты через основной канал первого направленного ответвителя 2, выход вторичного канала которого подключен к входу основного канала второго направленного ответвитепя 3, первый бапансный смеси- тель 18, основной канал третьего направленного ответвителя 4, исследуемый СВЧ-элемент 24 подключен к первому входуСВЧ-переключателя 26, выход блока 11 автоматической подстройки частоты через гетеродин 12 подклк)чен к входу первого делителя мощности 13, Первый выход первого делителя мощности 13 подключен к первому входу первого смесителя 8, а второй его выход - к первь 1 м входам второго 9 и третьего 10 смесителей, Выход вторичного канала третьего направленного отетвителя 4 подключен к второму входу СВЧ-переключателя 26, первый выход которого подключен к входу согласованной нагрузки 25, а второй выход- к входу третьего делителя мощности 15. Первый выход делителя мощности 15 через полосовой фильтр 12, второй балансный смеситель 19, второй смеситель 9 подключен к первому входу коммутатора 27, а второй его выход через второй полосовой фильтр 23, третий баланСный смеситель 20, третий смеситель 10 - к еторому входу коммутатора 27. Выход вторичного канала второго направленного ответвителя 3 через детектор 5 подключен к Первому управляющему входу генератора 1 качающейся частоты, выходосновного канала второго направленного Ответвителя 3 через а гтенюатор 6, фазовращатель 7, первый смеситель 8 подключен к опорному входу индикатора 28 и входу блока 11 автоматической подстройки частдты, Выход дополнительного гетеродина 21 подключен к входу второго делителя 14 мощности, первый выход которого подключен через первый вентиль 16 к второму входу первого балансного смесителя 18, а его второй выход через второй вентиль 17 - к вторым входам второго 19 и третьего 20 , балансных смесителей, Выход коммутатора 27 подключен к измерительному входу индикатора 28, к первому, второму и управляющему входам которого подключены выходы второго 9 и третьего 10 смесителей и первый выход блока 29 управления, вторым и третьим выходами соединенного с вторым управляющим входами генератора 1 качающейся частоты и управляющим входом индикатора 28.Устройство для измерения параметровСВЧ-элементов работает следующим образом.В режиме калибровки исследуемый СВЧ-элемент 24 замещается четы рехпол юсником с единичной матрицей рассеяния, геометрические размеры которого эквивалентны исследуемому СВЧ-элементу.СВЧ-переключатель 26 устанавливается в положение, при котором обеспечивается измерение параметров коэффициентов передачи. В этом случае с выхода генератора 1качающейся частоты на вход первого балансного смесителя 18 поступает измерительный сигнал е(с) = Егп соз (вс 1+ р), часть5 которого ответвляется с помощью первогонаправленного ответвителя 2 и через основной канал второго направленного ответвителя 3 поступает на аттенюатор 6,После прохождения аттенюатора 6 и фа 10 зовращателя 7 на вход первого смесителя 8поступает СВЧ-сигнал сантиметрового диапазона, ео (т) = Епкин.о росоз ( вс 1 + р + уЪ ),где Рн.о - переходное ослабление первогонаправленного ответвителя 2;Ро - ослабление, вносимое аттенюатором 6;уЪ - фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем 7.В результате частотного преобразования на выходе первого смесителя 8 формируется опорный сигнал промежуточнойчастоты, который поступает на опорныйвход индикатора и управляет работой блока11 автоматической подстройки частоты,На второй вход балансного смесителя18 поступает с выхода дополнительного гетеродина 21 СВЧ-сигнал миллиметровогодиапазонаЕг(1) = Е г СОЗ( Вгт + Р ),где Е, и р - амплитуда и начальный фазовый сдвиг выходного сигнала гетеродина 21.В результате частотного преобразования сигналов в балансном смесителе 18 наего выходе образуется сигнал разностной исуммарной частотЕ 1(1) = Егп 1 рСОЗ(Вг - В,)т+ф+фг++ Е гп 1 сСОЗ( Вг + Вс )С + Р + РГДЕ Егп 1 р - аМПЛИтУДа СИГНаЛа РаЗНОСтНОйчастоты; Егп 1 с - амплитУДа сигнала сУммаРной частоты,Данный сигнал после прохождения.четырехполюсника с единичной матрицей рассеяния получает дополнительные фазовые сдвиги у 1 и гр 2 . обусловленные определенной электрической длиной данного четырехполюсника, на выходе которого образуется сигналЕ 2(1) = Егп 1 р СОЗ ( Вг - Вс )т + Гр + Срг + Ср 1+ + Есп 1 ссоз ( вг + вс )1 + г + фг + щ .Далее полученный сигнал разделяется спомощью третьего делителя 15 на два канала и с помощью полосового фильтра 22 выделяется сигнал разностной частоты ЕЗ(1) = Егп 1 р СОЗ (Вг - Вс)1 +у+ гРг+Р 1 ,140 50 55 а с помощью полосового фильтра 23 выделяется сигнал суммарной частотые 4(1) = Еюс сов ( аг + в )т + р + р + с 2 )Сигналы ез(1) и е 4(1) поступают соответственно на входы второго 19 и третьего 20 балансных смесителей.В результате обратного преобразования частоты сигналов ез(1) и еф) во втором 19 и третьем 20 балансных смесителях на их выходах образуется сигналЕ = Егп 2 р СОЗ (В 1 + Р + Р 1 );и сигнал еб(т) = Егазр сов( йИ + р + щ ), которые выделяются стоящим после балансных смесителей трактом сантил 1 етрового диапазона.После частотного преобразования во втором 9 и третьем 10 смесителях сигналы промежуточной частоты подаются на входы коммутатора 27, который осуществляет по- переменную подачу этих сигналов на измерительный вход индикатора 28. В индикаторе 28 осуществляется сравнение сигналов ео(с), еф) и еф) по фазе и амплитуде, При этом добиваются нулевых показаний индикатора амплитуды и фазы с помощью регулировок аттенюатора 6 и фазовращателя 7.На этом процесс калИбровки устройства по параметрам коэффициентов передачи заканчивается.,Калибровка устройства по параметрам коэффициента отражения осуществляется аналогично калибровке по параметрам коэффициентов передачи, при этом к входу основного канала третьего направленного ответвителя 4 вместо четырехполюсника подключается короткозамкнутая нагрузка, а СВЧ-переключатель 26 устанавливается в положение, соответствующее режиму измерения параметров коэффициента отражения.В процессе измерения четырехполюсник с единичной матрицей рассеяния заменяется на исследуемый СВЧ-элемент, При этом выходные сигналы второго 19 и третьего 20 балансных смесителей будут описываться выражениямие 5(т ) = Егп 2 рД 1 соз(ш,л + гР+ уъ 1) И Еб(т) = ЕтЗфк 2 СОЗ(В,т + Р+ГР 2),где рк 1 и р,1 - ослабление и фазовый сдвиг, вносимые исследуемым СВЧ-устройством в ПОЛОСЕ ЧаСтот От гг с.макс ДО Гг Гс.мин,Рк 2 И Рк 2 - ОСЛабЛЕНИЕ И фаЗОВЫй СДВИГ, вносимые исследуемым СВЧ устройством в полосе частот от б+ 1 с.мин до г+ с.макс.Выделение и обработка измерительной информации о комплексных параметрах исследуемого СВЧ-элемента 24 осуществляется 5 10 15 20 25 30 35 в индикаторе 28, на управляющий вход которого от блока управления 29 поступает сигнал развертки, синхронизированный с напряжением перестройки частоты генератора 1 качающейся частоты. Этим достигается получение панорамного режима измерения комплексных параметров.Формула изобретения Устройство для измерения комплексных параметров СВЧ-элементов, содержащее генераторр качающейся частоты, выход которого подключен к входу основного канала первого направленного ответвителя, соединенного выходом вторичного канала с входом основного канала второго направленного ответвителя, выход вторичного канала которого соединен через детектор с первым управляющим входом генератора качающейся частоты, блок автоматической подстройки частоты, выход которого через гетеродин подключен к входу первого делителя мощности, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго смесителей, выход первого смесителя подключен к входу блока автоматической подстройки частоты и опорному входу индикатора, третий направленный ответвитель, выход основного канала которого и первый вход СВЧ-переключателя являются выходами для подсоединения входов исследуемого СВЧ- элемента, а выход вторичного канала третьего направленного ответвителя через СВЧ-переключатель подключен к входу согласованной нагрузки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения диапазона перестройки частоты исследуемого сигнала, введены аттенюатор, фазовращатель,дополнительный гетеродин, второй и третий делители мощности, первый, второй и третий балансные смесители, первый и второй полосовые фильтры, третий смеситель, коммутатор и блок управления, причем выход основного канала первого направленного ответвителя через первый балансный смеситель подключен к входутретьего направленного ответвителя, второй выход СВЧ-переключателя подключен к входу третьего делителя мощности, первый выход третьего делителя мощности через последовательно соединенные первый полосовой фильтр и второй балансный смеситель подключен к второму входу второго смесителя, а второй выход через последовательно соединенные второй полосовой фильтр и третий балансный смеситель - к первому входу третьего смесителя, второй вход которого подключен к второму выходу первого делителя мощности, выход дополнительного гетеродина подключен к входу второго делителя мощности, первый выход которо1659905 В.Поротогентал Составите Редактор Т,Орловская Техред М, Корректор И,Муска Заказ 1842 Тираж 424 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина го соединен с вторым входом первого балансного смесителя, а второй выход - с вторыми входами второго и третьего балансных смесителей, причем выход основного канала второго направленного ответвителя через последовательно соединенные аттенюатор и фазовращатель подключен к второму входу первого смесителя, а первый, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к второму управляющему входу - генератора качающейся частоты, управляющему входу индикатора.и управ ляющему входу коммутатора, выходкоторого подключен к измерительному входу индикатора, а первый и второй входы соединены с выходами второго и третьего смесителей, 10