Устройство для измерения фазы

Союз СоветскиаСоциалистическиеРеспублик АВТОРСКОМ)( СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт, свид-в 51)М. Кл.80 (21) 2967 2) Заявлено О 1 К 25 О заявки присоелинен Гоеударотаеииый комиао делам изобретений и открытий82, Бюллетень М 1 бликовано бликования описания 15. Да Швецов, Д.А.Калиникос, А.П.Осипов и И.Ю.Пивоваровктротехническийенина) 71) Заявитель ский ордена Ленинаут им. В.И.Ульянова Лен ин(5 т) УСТРОЙСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫе зи аИзобретение относится к радио мерительной технике и может быть пользовано при фазовых измерения в широкой полосе частот включая пазон СВЧ, а также для оценки ко фициента передачи измеряемого эл мента. Известное устроиствоиспользующее двухканальный принцип измерения разности фаз, в котором опорная и из 10 мерительная падающие волны суммируясь, образуют стоячую волну и при изменении фазы одной из падающих волн происходит смещение минимума стоячей волны, которое определяется.15 с помощью подвижной каретки 111 .Недостатком устройства является погрешность измерения за счет конечной направленности направленных от-и 26 ветвителей "празитной связи между каналами и за счет рассогласования измерительной линии между опорным и измерительным каналами. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения Фазовой задержки в измерительном канале.Устройство состоит из последовательно соединенных генератора прямоугольных импульсов, высокочастотного генератора, делителя мощности, высокочастотного четырехполюсника, Фазово" го детектора и индикатора; при этом ко второму выходу делителя мощности подключен через второй вентиль элект" рооптический модулятор, связывающий источник когерентного света через оптический Фазовращатель со вторым входом Фазового детектора, причем фазовый детектор выполнен в виде Фотоэлектронного умножителя .с высокочастотным резонатором. Импульсный высокочастотный сигнал с первого выхода делителя мощности через второй вентиль поступает в электрооптический модулятор опорного канала, а со второго выхода - в измерительный ка 3 92824нал, содержащий исследуемое устройство. За счет изменения плоскостиполяризации светового луча в оптическом модуляторе сигнал оптическогоквантового генератора становится модулированным по интенсивности опорнымивысокочастотными колебаниями. Этотмодулированный световой сигнал черезоптический фаэовращатель подается наоптический вход фотоэлектронного умно жителя с высокочастотным резонатором,а на его высокочастотный вход подается сигнал, прошедший через исследуемое устройство и первый вентиль.На выходе Фотоэлектронного умножителя 15с высокочастотным резонатором образуется сигнал, пропорциональный фаэовому сдвигу между опорным и исследуемым сигналами, который регистрируется выходным прибором 1.2 1.20Недостатками рассматриваемого устройства являются относительно большие погрешности измерения фазовогосдвига, обусловленные отражениями ввысокочастотном канале из-эа неидеаль 25ности первого вентиля, соединяющеговыход исследуемого элемента с высокочастотным резонатором; необходимость использованиядорогостоящих идостаточно сложных сверхвысокочастот Оных фотоэлектронньи. умножителейработающих в сравнительно узких полосах частот; зависимость показаний индикаторного устройства от частоты,обусловленная частотными свойствамифотоэлектронного умножителя и перестраиваемого резонатора; погрешности эа счет разности амплитуд, поступающих на Фазовый детектор сигналовиз опорного и измерительного каналов. 1 ОЦель изобретения - повышение точности измерений фазы в широком диапазоне частот,Цель достигается тем, что в устройство для измерения фазы, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, высокочастотный генератор,делитель мощности, высокочастотный элемент, первый вентиль, приэтом ко второму выходу делителя мощ Оности подключенц последовательно второй вентиль и первый электрооптический модулятор, через который связан источник когерентного света с оптическим фазовращателем, а также фазоэлектронный умножитель, выход которого подключен к индикатору, междуоптическим фазовращателем и фотоэлектронным умножителем введен второй электрооптический модулятор, связанный с выходом первого вентиля.Злектрооптический модулятор выполнен в виде электрооптического кристалла с нанесенными на противоположные грани электродами.На чертеже изображено устройство для измерения фазы.Предлагаемое устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов,высокочастотный генератор 2, делитель 3 мощности, исследуемый высокочастотный элемент 4, первый вентиль 5,второй электрооптический модулятор 6,фотоэлектронный умножитель 7, второйвентиль 8, источник 9 когерентного излучения, первый электрооптический модулятор 10, оптический фаэовращатель 11 и индикатор 12,Устройство работает следующим образом,Генератор 1 импульсной прямоугольной формы осущестляет импульсную модуляцию сигнала высокочастотного генератора 2. Этот модулированный вцсо-,кочастотный сигнал подается на общий вход делителя 3 мощности, с первого вцхода которого поступает через исследуемый элемент 4, первый вентиль5, на второй электрооптический модулятор 6, а со второго выхода делителя 3 мощности через второй вентиль8 - на первый электрооптический модулятор 10. При этом источник когерентного излучения 9 генерирует высокостабильнцй сигнал в оптическом диапазоне. частот (луч света), который последовательно проходит через первый электрооптический модулятор 10, оптический фаэовращатель 11, второй электрооптический модулятор 6 и попадает на оптический вход фотоэлектронного умножителя 7. Для регистрации результатов измерений используется выходной прибор - индикатор 12. Вентили 5 и 8 служат для развязки и уменьшения влияния отраженных волн. Первый электрооптический модулятор 10 осуществляет модуляцию по интенсивности светового излучения сигналаоптического квантового генераторавысокочастотным сигналом. Иодулированный световой луч,проходя через оптический фазовращатель 11, попадает во второй электрооптический модулятор 6, управляемый высокочастотным сигналом с выхода измерительного карения фазы, позволяет уменьшить погрешность измерения фазз, а ;.ц;уменьшения отражения от высокочастотного высокодобротного резонатора. Расширяется диапазон использования устройства по сравненйю с известным устройством, а также отпадаетнеобходимость в использовании дорогостоящих и сложныхвысокочастотных фотоэлектронных умножителей. Упрощается измерение четырехполюсников сбольшими коэффициентами усиления илиослабления, поскольку используетсяоптический аттенюатор глубины модуляции. При измерении коэффициентов передачи усилителей с большими коэфФициентами усиления исключается воз- .можность возбуждения каскада из-заотсутствия "паразитной" обработнойсвязи через опорный оптический канал.Изобретение предназначено для измерения как статистических, так и динамических фазовых сдвигов пассивныхи активных устройств в высокочастотном диапазоне,но может быть с успехом использовано вплоть до нулевойчастоты, а также для измерения временной задержки видеоимпульсов в исследуемом элементе. Кроме этого позволяет оценить коэффициенты передачиисследуемого цетырехполюсника. Егоприменение позволяет повысить точность измерения в диапазоне СВЧ приблизительно на 30-504. Формула изобретения 1. Устройство для измерения фазы, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, высокочас; тотный генератор, делитель мощности, высокочастотный элемент, первый вентиль, при этом ко второму выходу делителя мощности подключены последовательно второй вентиль и первый электрооптический модулятор, через который связан источник когерентного света с оптическим фазовращателем, а также фотоэлектронный умножитель, выход которого подключен к индикатору, о тл и ц а ю щ е е с я тем, цто,с целью увеличения тоцности измерения фазы в широком диапазоне частот, между оптическим фазовращателем и фотоэлектронным умножителем введен второй электрооптический модулятор, связанный с выходом первого вентиля.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что второй 5 928248 бнала, который и производит демодуляцию светового луча. Поскольку электрооптический модулятор 10 изменяетинтенсивность света, то при демодуляции во втором модуляторе в случаеодинаковых модуляторов и подачи наних равных амплитуд высокочастотного сигнала в противофазе он приводитк полному исчезновению модуляции светового луча. Таким образом, в предлагаемом варианте построения Устройства для измерения фазы второй электрооптический модулятор 6 выполняетроль фазового детектора, а фотоэлектронный умножитель 7 выполняет рольпреобразователя оптического сигналав электрический с последующим егоусилением.Для регистрации результатов измерения используется выходной прибор - щоиндикатор 12. Калибровка всего устройства при измерении фазы производится с помощью оптического фазовращателя 11. Выравнивание глубины модуляции светового луча первым и вторым р 5электрооптическими модуляторами,обусловленной различными величинамиамплитуд высокочастотного сигнала,подаваемых на модуляторы, осуществляется путем перемещения второго модулятора перпендикулярно лучу светавторого модулятора 6, у которого ширина металлизации электрооптическогокристалла уменьшается вдоль направления перемещения. В первого выходаделителя 3 мощности начинается измерительный канал, который идет до высокочастотного входа второго электрооптического модулятора 6 и вклюцаетв себя исследуемый высокоцастотныйэлемент ч и первый вентиль 5. Со второго выхода делителя 3 мощности начинается опорный канал, который заканчивается на оптическом входе второго электрооптицеского модулятора6. Опорный канал содержит второйвентиль, первый электрооптическиймодулятор 10 и оптический фазовращатель 11. Для измерения коэффициентовпередачи исследуемых элементов необходимо провести калибровку смещениявторого электрооптического модулятора перпендикулярно направлению светового луча при различных уровнях деления высокочастотной мощности, нап 55равляемой в измерительный и опорныиканалы.Применение двух электрооптическихмодуляторов в устройстве для изме928248 Составитель С.Морозедактор Т,Парфенова Техред М. Рейвес орректор Н.Ввыдка Заказ 3229/5 б Тираж 719 П ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская, наб., д, писное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная электрооптический модулятор выполнен в виде электрооптического кристалла с нанесенными на противоположные грани электродами.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 8 1. Стариков В.Д. Методы измерения на СВЧ с применением измерительных линий. нСоветское радио", 1972,с, 119-120,5 2. Авторское свидетельство СССР Ю 720955, кл, С 01 К 25/02, 1980.