Устройство для измерения спектральной плотности мощности амплитудно-модулированных шумов свч-генераторов

(омитет Российско по патентам и тоВВ Федерации пк знакам ПАТЕНТУ юе СПЕКТ- МПЛИ- СВЧ(21) 4951472/21(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ АТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ БУМОВГЕНЕРАТОРОВ(57) Использование: изобретение относится к электронной технике в частности к измерению спектральной плотностй мощности амплитудно-модулированных шумов (СПМ АМШ) генераторов СВЧ-излучения. Сущность изобретения, устройство содерткит последовательно соединенные бапансный смеситель 2, усилитель промежуточной частоты 4 и анализатор спектра 5, Исследуемый генератор подключается к гетеродинному входу смесителя - перестраиваемый короткозамыкающий поршень Э.5055 Изобретение относится к электронной технике, в частности к измерению спектральной плотности мощности амплитудно- модулированных шумов (СПМ АМШ) генераторов СВЧ-излучения, Измерение шумов проводится. Для контроля генерато" ров СВЧ в процессе их производства и эксплуатации, Эти измерения трудны и часто неточны.Задача - создание простогО устройства измерения СПМ АМШ генераторов непрерывных сигналов СВЧ-диапазона с достаточно соОЙ точностью,Известно устройство для измерения СПМ АМШ генераторов, использующее од. ноканальный метод прямого детектирования и состоящее из детектора и анализатора спектра, Устройство осуществляет детектирование СВЧ-сигнала и спектральный анализ полученного сигнала.Недостатком данного устройства является низкая чувствительность вследствие:а) низкой Вальт-ваттнои чувствительности детекторов, что приводит к невозможности измерения шумов с низким уровнем амплитудного шума.б) зависимости собственных шумов детектора от уровня подаваемой.на него СВЧ- мощности, Это значит что индикатор мощности будет показывать суммарную мощность шумов исследуемого генератора и измерительной установки. Разделение этих составляющих связано с большими трудностями и ВОзможно тОлькО с низкой точностью,В) неравномерности чувствительности детектора по спектру. Это Вызывает аффект паразитного частотного детектирования. В показаниях индикатора мощности появится третья составляющая - мощность частотного шума. Эту составляющую, также трудно выделить, что снижает точность,Известно двухканальное (корреляционное) устройство для измерения СПМ АМШ, чувствительность которого может быть на 30 дБ выше одноканального. В нем исследу- емыЙ сигнал разделяется,на две равные части, которые подаются на два идентичных СВЧ детектора. Усиленные сигналы поступают на инвертор фазы и сумматор напряжений, а затем на анализатор спектра.Недостатком данного устройства является сложность измерительной установки, трудность реализации на высоких частотах анализа и недостаточно высокая чувствительность из-за применения детекторов.Изобретение поясняется фиг. 1 и 2.Наиболее близким техническим ращением (прототипом) к предлагаемому устройству является устройство, изображенное на фиг. 1. Оно содержит балансный смеситель(2), который осуществляет преобразованиеСВЧ-сигнала исследуемого генератора (1),гетеродин (3), усилитель промежуточной ча 5 стоты (УПЧ) (4) и анализатор спектра (5) сигнала и ромежуточной частоты.Недостатком прототипа является влияние частотной нестабильности гетеродина иисследуемого генератора. Флуктуации час 10 тоты гетеродина и исследуемого генераторапереносятся на промежуточную частоту, чтовносит существенные погрешности и снижает точность спектрального анализа АМШ.Кроме того, при неравномерности АЧХ15 предварительного усилителя промежуточной частоты возникает эффект паразитногочастотного детектирования, что тоже увеличивает погрешность измерений.Целью изобретения является упроще 20 ние устройства и повышение точности измерения СПМ АМШ генераторов СВЧдиапазона мощностью выше единиц мВт.Цель достигается тем, что в устройстведля измерения СПМ АМШ генераторов СВЧ,25 включающем балансный смеситель и анализатор спектра, исследуемый генератор подключается к гетеродинному входусмесителя, а к сигнальному входу смесителяподключается перестраиваемый короткоэа 30 мыкающий (КЗ) поршень.В отличие от прототипа в устройстве нетникакого дополнитсльного генератора. Неизвестны технические решения, в которыхсодержатся признаки, отличающие заявля 35 емое решение от прототипа,Схема предложенного устройства дляизмерения СПМ ЛМШ представлена на фиг.2, где 1 - исследуемый генератор вместе саттенюатором, 2 - балансный смеситель, 340 - перестоаиваемый КЗ поршень, 4 - УПЧ, 5- анализатор спектра,Устройство работает следуощим образом. Исследуемый генератор (1) подключенк гетеродинному входу балансного смесйте 45 ля (2). Если необходимо, то оптимальная гетеродинная мощность обеспечиваетсядополйительным аттенюатором, Падающачна диоды смесителя мощность генератора. делится на две неравные части. Большая часть Выполняет роль гетеродинного сигнала, т.е, смещает диоды. Шумы этой части мощности подавляются в балансном смесителе на 15-30 дБ из-за того, что гетеродинный сигнал попадает на диоды в противофазе, Меньшая часть мощности генератора служит входным сигналом, Она просачивается в сигнальный тракт смесителя, к которому подключается перестраиваемый КЗ поршень. Отраженная от КЗ поршня просочившаяся мощность попадает на дио2003124 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я З - смеситель, усилитель промежуточной частоты и спектранализатор, отличающееся .СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСЕИ МоцНО тем, что, с целью повышения точности и СТИ АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫ Упрощения, к сигнальному входу балансно- ШУМОВ СВЧ-ГЕНЕРАТОРОВ, содержащее го смесителЯ подключен пеРестРаиваемый, содержащее . 0 короткозамыкающий поршень,последовательно соединенные балансный -" р" ающ ды смесителя в виде принимаемого сигнала в фазе, поэтому все шумы преобразуются в промежуточную частоту, затем усиливаются УПЧ и поступаот на анализатор спектра, КЗ поршень поочередно настраивается на минимум (для калибровки и учета сабствечного шума установки) и максимум (для измерения) выходного шума на промежуточной частоте; При настройке КЗ поршня на минимум выходного шума диоды слесителя располагаются в минимуме стоячей волны и отраженная мощность практически не преобразуется в промежуточную частоту, Так как источником и гетеродиннай мощности, и принимаемого сигнала служит один и тот же источник(исследуемый генератор), та влияние частотных шумов не сказывается на результаты измерения до частот анализа примерно 30 ГГц. В силу малости измеряемого сигнала по сравнению с сигналом гете- родина токи и токовые шумы смесительных диодов практически неизменны при любых положениях КЗ поршня,Применение предложенного технического решения позволяет измерять СПМ АМШ генераторов с помощью достаточна простого устройства и более точно по сравнению с прототипом, не теряя в чувствительности.Данное техническое решение проверено экспериментально при исследовании СПМ АМШ генераторов на диоде Ганна каратковолновой части КВЧ-диапазона с выходной мощностью 10-20 мВт. Измеренияпроводились с помощью баланснога смесителя, имеющего двухполюсный коэффици 5 ент шума менее 8 дБ при отстройке отнесущий на 100 - 1000 МГц,качестве УПЧиспользовался встроенный в смесительпредварительный усилитель промежуточной частоты с полосой 0,1 - 2 ГГц, в качестве"0 спектроанализатора - измерительный приемник П 5-25, Чувствительность измеренияСПМ АМШ генераторов составила - 170дБ/Гц при погрешности не более 2 дБ. Прииспользовании тех же самых приборов в15 устройстве-прототипе (без применения специальных схем стабилизации) точность из. мерений ухудшается на 2-3 дБ,Положительный эффект от примененияпредложенной конструкции излерительно 20 го устройства состоит в повышении точности, упрощении и удешевлении схемы иувеличении ее производительности, (56) Корнилов С.А, Спектрально-корреляци онные методы измерения Флуктуационнайнестабильности непрерывных СВЧ-колебаний, Обзоры по электронной технике, серия 1 "Электроника СВЧ", вып, 8(471), 1977,Корнилов С.А,; Савшинский В.А., Уман З 0 С,Д, Шумы клистронных генераторов малоймощности. М.: Советское радио, 1972,авитель О.Рудинхред М.Моргентал Корре ченко вская еда кто ТиражПодписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 45 каз 3232 роизводственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101