Устройство для контроля отклонений дифференциальных фазовых сдвигов

Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнительное к авт, свид-ву Заявлено 02.01.79 (21) 2708352/18-21 1 Й 25 присоединением заявкириоритет Гасударственные комитет СССР по делам изобретений и открытий3) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень5) Дата опубликования описания 07.11.80(088,8) 2) Авторы изобретения Ф. Ефимова и Г. М, Тафеев 71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ФАЗОВЫ лем, выходы которого соединены с одним сумматором непосредственно, а с другим - через эталонный фазовращатель. Усилители выполнены с автоматической регулировкой усиления, причем выходы усилителей соединены со входами дополнительных смесителей, выход одного из смесителей непосредственно, а другой через цепь коррекции фазы и модуля коэффициента передачи соединен с индикатором, связанным с управляющим входом эталонного фазовращателя, Ко вторым входам усилителей подключена схема сравнения, выход которой соединен с управляющим входом одного из усилителей 2. Это устройство малопроизводительно, так как перед каждым измерением необходимо производить корректировку фазы и коэффициента передачи.Наиболее близким по технической сущности является автоматизированный комплекс измерения амплитудных и фазовых характеристик остронаправленных СВЧ антенн, содержащий генератор СВЧ колебаний с излучающей антенной, два смесителя с опорной и измеряемой антеннами соответственно. Входы смесителей подключены к выходу гетеродина, причем выход первого смесителя соединен со входом усилителя промежуточной частоты, выходы которого подключены ко входу системы фазоИзобретение относится к устройствам дляизмерений электрических параметров управляемых фазовращателей СВЧ и можетбыть использовано для контроля их фазовых характеристик в условиях крупносерийного производства,Известно устройство для автоматического измерения разности фаз колебаний СВЧ,содержащее фазовый модулятор СВЧ, соединенный с фазовым детектором, модулирующий генератор пилообразных колебаний, формирователь П-импульса, временный селектор и декадный счетчик 1.Данное устройство имеет недостаточнуюточность измерения и узкий диапазон частот.Известен также диапазонный измерительхарактеристик четырехполюсников, содержащий индикатор, входы которого подключены к двум каналам, в каждом из которых последовательно включены смеситель иусилитель, а также свипгенератор, к двумвходам которого подключены делители,выходы первого из которых соединены соответственно с исследуемым и эталоннымчетырехполюсниками, а выходы второго -с гетеродинными входами смесителей, причем между четырехполюсниками и смесителями включены сумматоры. Третий выходсвипгенератора соединен с третьим делитеКЛОНЕНИЙ"-ДВИГОВ : Г Г -уУвой подстройки частоты, соединенной сопорным кварцевым генератором и гетеродином, и ко входу образцового фазовращателя, а выход второго смесителя соединенсо входом второго усилителя промежуточной частоты, другой вход которого подключен к образцовому аттенюатору, а выход -к фазовым детекторам, соединенным с фазовым корректором через фазовращатели ис блоком управления, вход которого подключен к модулятору, а выход - к двигателям 3.Недостаток прототипа заключается втом, что компенсация измеряемых параметров производится с помощью электромеханических систем автоматического регулирования, где обработка ошибки рассогласования происходит с помощью двигателей,механически перемешающих образцовыефазовращатели и аттенюатор соответственно. Вследствие инертности этих систембыстродействие измерителя ограничено исоставляет обычно порядок секунды. Привысокой серийности испытуемых изделийвремя на их проверку недопустимо возрастает, Кроме того, известное устройство неимеет программного переключения фазовыхсдвигов с измерением остаточной (нескомпенсированной) ошибки, что приводит кзначительному увеличению погрешности из- ЗОмерения с увеличением измеряемого фазового сдвига (порядка 7 при контролируемом сдвиге в 360),Цель изобретения - повышение быстродействия и точности контроля, 35Поставленная цель достигается тем, чтов устройство для контроля отклонений дифференциальных фазовых сдвигов, содержащее СВЧ генератор, выход которого соединен со входами первого и второго смесите Олей, выходы которых через усилители промежуточной частоты подключены к первымвходам третьего и четвертого смесителейсоответственно, фазометр и генератор опорной частоты, первый выход которого соединен с управляющим входом СВЧ генератора, введены блок ввода заданных фазовыхсдвигов, два делителя частоты, два блокасмещения частоты, распределитель компенсации фазовых сдвигов и последовательно Осоединенные полосовой усилитель, смеситель и ограничитель, причем второй выходгенератора опорной частоты соединен спервыми входами делителей частоты и первого блока смещения частоты, выход которого подключен к первому входу второгоблока смещения частоты и гетеродиннымвходам третьего и четвертого смесителей,выходы которых соединены со входами полосового усилителя. Выход блока вводазаданных фазовых сдвигов подключен ковторому входу первого делителя частоты,выход которого соединен со входом опорногое канала фазометра, сигнальный вход которого подключен к выходу ограничитеы.,4Выход фазометра подключен ко входу распределителя компенсации фазовых сдвигов, выходы которого соединены с управляющими входами делителей частоты. Промежуточный и основной выходы второго делителя частоты подключены ко вторым входам соответственно первого и второго блоков смещения частоты,На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства,На схеме изображены двухчастотный СВЧ генератор 1, исследуемый объект 2, эквивалент 3, смесители 4 - 7, усилители промежуточной частоты 8, 9, генератор опорной частоты 10, полосовой усилитель 11, смеситель 12, ограничитель 13, фазометр 14, блоки смещения частоты 15, 16, делители частоты 17, 18, блок ввода заданных фазовых сдвигов 19, распределитель компенсации фазовых сдвигов 20.Устройство для контроля отклонепия дифференциальных фазовых сдвигов работает следующим образом, Сигна,п с первого выхода СВЧ генератора через исследуемый объект 2 и эквивалент 3 поступает на смесители 4 и 5, Усиленные идентичными усилителями промежуточной частоты 8, 9 до величины, необходимой для второго преобразования, сигналы первой промежуточной частоты поступают на смесители 6 и 7. На гетеродинные входы этих же смесителей поступают сигналы с блоков смещения частоты 15 и 16,Вход блока смещения частоты 15 соединен с выходом генератора опорной частоты 10 и промежуточным выходом делителя частоты 18. Входы блока смещения частоты 16 соединены с выходом блока смещения частоты 15 и основным выходом делителя частоты 18. Сигнал со второго выхода генератора 1 поступает на смесители 4 и 5 для образования сигнала первой промежуточной частоты. Управляющий вход двухчастотного генератора 1 соединен с выходом генератора опорной частоты 10.Сигналы вторых промежуточных частот через полосовой усилитель 11 поступают на смеситель 12, с выхода которого сигнал низкой частоты через ограничитель 13 поступает на сигнальный вход триггерного фазометра 14. Вход канала опорного сигнала этого фазометра соединен с выходом делителя частоты 17, вход которого соединен с генератором опорной частоты 10,Выход фазометра 14 соединен через распределитель компенсации 20 с управляющими входами делителей частоты 17 и 18. Второй вход делителя частоты 17 соединен с выходом блока ввода заданных фазовых сдвигов 19. Частота сигналов с выходов смесителей 4 и 5, несущих в себе информацию о фазовом сдвиге исследуемого объекта, равна частоте , генератора 10. Частота этого сигнала смещается на величину Р, равную частоте с промежуточного выхода5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5делителя частоты 18. Таким образом, частота сигнала с выхода этого блока равнао+Г или , - Г, Во втором блоке смещения частоты 16 эта частота дополнительносмещается на величину ЛГ, равную частотес основного выхода делителя частоты 18.Следовательно, гетеродинные сигналы, поступающие на смесители 6, 7, отличаютсяпо частоте на величину ЛГ, значительноменьшую частоты Г.Сигналы после выходов смесителей частот Г и Г+ЬГ (Г - ХГ) усиливаются общим полосовым усилителем и смешиваютсяна его выходе в смесителе 12, Таким образом происходит перенос информации об исследуемом фазовом сдвиге йа низкую фиксированную частоту ЛГ. Опорный сигналформируется делителем 17 с коэффициентом деления, равным коэффициенту деления делителя частоты 18. В триггерном фазометре 14 фазовый сдвиг преобразуетсяво временной интервал. Таким образом, импульс с выхода фазометра, эквивалентныйпо длительности начальному фазовомусдвигу исследуемого объекта (начальнойэлектрической длине), через распределитель компенсации 20 в зависимости от знака фазового сдвига поступает на задержкуделения в делители частоты 18 и 17, ком-пенсируя начальный фазовый сдвиг с точностью до дискретного значения, равного360, где и - коэффициент деления делиителя частоты.Скомпенсированная величина запоминается делителями до прихода внешнейкоманды, приводящей их в исходное состояние, Таким образом, последующее измере-,ние фазовых сдвигов производится от уровня начального сдвига фаз, т, е. производится измерение дифференциальных фазовыхсдвигов. Для измерения отклонений этихсдвигов от заданных значений фазовыйсдвиг, равный заданному, вводится с помощью блока ввода заданных фазовыхсдвигов 19 в делитель частоты 17, производя задержку деления на заданную величину.Увеличение точности достигается тем, чтостабильность частот всех сигналов, начинающихся с первой промежуточной частоты,определяется одним генератором опорнойчастоты, и тем, что основное усиление сигналов производится общим полосовым усилителем 11, что позволяет уменьшить ошибку, обусловленную фазовой нестабильноЬРстью его, в К= раз, где ЛГ - полосаЬРпропускания полосового усилителя, Все узлы компенсации и управления фазовымисдвигами работают на фиксированных частотах, Задание фазовых сдвигов происходит с высокой точностью, т. к. задержка деления всегда равна целой части периодаколебания низкой частоты,Перенос информации об амплитудных и фазовых параметрах исследуемых устройств на фиксированную стабильную промежуточную частоту предлагаемым устройством обеспечивает их измерение практиче ски в любой части СВЧ диапазона.В данном устройстве управление фазовым сдвигом опорного сигнала осуществляется электронным способом путем управления коэффициентом деления частоты сигнала, входящего в состав второго гетеродина, что значительно увеличивает быстродействие устройства, а также позволяет переключать фазовый сдвиг опорного сигнала с большей степенью точности с дискретностью 360/2", где п - любое положительное число.Настоящее устройство может быть использовано в установках с программным управлением, что позволит автоматизировать весь цикл контроля параметров управляемых фазовращателей в условиях серийного и массового производства. Формула изобретения Устройство для контроля отклонений дифференциальных фазовых сдвигов, содержащее СВЧ генератор, выход которого соединен со входами первого и второго смесителей, выходы которых через усилители промежуточной частоты подключены к первым входам третьего и четвертого смесителей соответственно, фазометр и генератор опорной частоты, первый выход которого соединен с управляющим входом СВЧ генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности контроля, в него введены блок ввода заданных фазовых сдвигов, два делителя частоты, два блока смещения частоты, распределитель компенсации фазовых сдвигов и последовательно соединенные полосовой усилитель, смеситель и ограничитель, причем второй выход генератора опорной частоты соединен с первыми входами делителей частоты и первого блока смещения частоты, выход которого подключен к первому входу второго блока смещения частоты и гетеродинным входам третьего и четвертого смесителей, выходы которых соединены со входами полосового усилителя, выход блока ввода заданных фазовых сдвигов подключен ко второму входу первого делителя частоты, выход которого соединен со входом опорного канала фазометра, сигнальный вход которого подключен к выходу ограничителя, выход фазометра подключен ко входу распределителя компенсации фазовых сдвигов, выходы которого соединены с управляющими входами делителей частоты, промежуточный и основной выходы второго делителя частоты подключены ко вторым входам соответственно первого и второго блоков смещения частоты,Редактор Б, федотов Заказ 2421(18 Изд. Мц 559 Тираж 1033 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Типография, нр. Сапунова, 2 7Источники информации,принягье во внимание йри экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 467295, кл. О 01 Я 25/04, 1973. 82, Авторское свидетельство СССР519652, кл, О 01 К 27/28, 1974,3. Техническое ониеание МГ 2, 739.000 (прототип).