Устройство для селективного по частоте измерения пикового значения мощности свч-сигнала

%РЮССО".Р Фиг, 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОЛИСАНИ ТОРСХОМУ СВИДЕТ 21) 4054277/2422) 09.04.8646) 30. 11,87,72) Т,А. Курма53) 62 1.317.37(56) Билько М.мощности на СВЧс,. 77-78.Авторское свКф 1004904, кл,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГЧАСТОТЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПИКОВОГО ЗНАЧМОДНОСТИ СВЧ-СИГНАЛА(57) Изобретение относится к измерительной технике СВЧ. Цель изобретения - повышение точности измерения.Устр-во содержит ферритовый преобразователь (ФП) 1, электромагнит 2,модулятор 3, фильтр 4 нижних частот,блок обработки (БО) 5 преобразован1355938 ного сигнала, блок перестройки 10магнитнои системы, калибратор 11,согласованную нагрузку 12, блок стабилизации (БС) 13 поля, блок сопряжения 14 и блок преобразования 15частоты. В процессе измерения ФП 1работает в режиме гармонической модуляции резонансной частоты и осуществляет преобразование импульсногоСВЧ-сигнала в низкочастотный импульсный сигнал с той же огибающей, максимальное значение которого пропорционально импульсной мощности СВЧ-сигнала. Этот преобразованный сигнал Изобретение относится к измерительной технике СВЧ-частот и может быть использовано в автоматизированных системах контроля импульсной мощ 5 ности и частоты генераторов СВЧ- импульсов различного назначения.Целью изобретения является повышение точности измерения.10 На фиг, 1 приведена структурнаяэлектрическая схема устройства дляселективного по частоте измеренияпикового значения мощности СВЧ-сигнала на фиг. 2 - структурная эле 915ктрическая схема блока стабилизацииполя.Устройство для селективного почастоте измерения пикового значениямощности СВЧ-сигнала содержит ферри 20товый преобразователь 1, связанный сним электромагнит 2, модулятор 3,фильтр 4 нижних частот, блок 5 обработки преобразованного сигнала, состоящий из фильтра 6 верхних частот,аттенюатора 7, усилителя 8 преобразованного сигнала и пикового детектора 9, блок 10 перестройки магнитнойсистемы, калибратор 11, согласованнуюнагрузку 12 блок 13 стабилизации поь30ля, блок 14 сопряжения и блок 15 преобразования частоты,Блок 13 содержит резонансный усилитель-ограничитель 1 б, фазовый компаратор 17, фазовращатель 18 и усилитель 19.устройство для селективного почастоте измерения пикового значения после обработки в БО 5 поступаетчерез блок сопряжения 14 на выходустр-ва и далее на внешнее отсчетноеустр-во для индикации импульсноймощности. При этом сигнальный выходФП 1 нагружен на согласованную нагрузку 12, благодаря чему снижаетсяпогрешность рассогласования и темсамым повышается точность измерения,Устр-во по и. 2, ф-лы отличается выполнением БС 13, с помощью которогоосуществляется точная настройка ФП 1на частоту заполнения импульсногоСВЧ-сигнала. 1 .з.п. ф-лы, 2 ил,мощности СВЧ-сигнала работает следующим образом.Измерительный СВЧ-сигнал, импульсную мощность и частоту заполнения которого требуется измерить, поступает на первый вход ферритового преобразователя 1. Ферритовый преобразователь 1 представляет собой магнитный детектор, выполненный в виде сферического ферритового резонатора, окруженного спиральной обмоткой, Магнитный детектор выполнен в линию передачи и находится в магнитном поле. Частота настройки ферритового преббраэователя 1 зависит от напряженности этого поля.Процесс измерения начинается при подаче на третий вход блока 14 от внешнего управляющего устройства управляющей команды, которая с блока 14 преобразуется в аналоговую форму и поступает на первый вход блока 10.Блок 10 начинает вырабатывать пилообразный ток, поступающий на электромагнит 2, в магнитном поле которого находится магнитный детектор ферритового преобразователя 1, Магнитное поле электромагнита 2 под действием пилообразного тока изменяется, обуславливая перестройку частоты ферритового преобразователя 1. Одновременно на второй (модулирующий) вход ферритового преобразователя 1 (на обмотку магнитного детектора) через фильтр 4, подавляющий выс 1355938 4шие гармоники частоты модуляции, подается гармонический модулирующий сигнал частотой Р, формируемый модулятором 3 при этом ферритовый преЭБ обраэователь 1 работает в режиме гар. монической модуляции резонансной частоты, При настройке ферритового преобразователя 1 на частоту заполнения импульсного СВЧ-сигнала на обмотке магнитного детектора появляется ЭДС, наведенная колебаниями продольной составляющей намагниченности сферического ферритового резонатора, величина которой пропорциональна квад Б рату напряженности магнитного поля СВЧ-сигнала, а спектр содержит гармоники частоты модуляции, Таким образом, ферритовый преобразователь 1 осуществляет преобразование импульсного СВЧ-сигнала в низкочастотный им. пульсный сигнал с той же огибающей, максимальное значение которого пропорционально импульсной мощности СВЧ-сигнала. Преобразованный сигнал, 2 Б выделяющийся на первом выходе ферритового преобразователя 1 (на обмотке магнитного детектора), поступает на фильтр 6 блока 5. Фильтр 6 подавляет модулирующий сигнал частотой Г и пропускает преобразованный сигнал частотой 2 Р, Таким образом, из спектра преобразованного сигнала выделяется вторая гармоника частоты модуляции.Аттенюатор 7 и усилитель 8 предназначены для сопряжения динамических диапазонов ферритового преобразователя 1 и пикового детектора 9. Сигнал с выхода пикового детектора 9 через блок 14 поступает на его четвертый выход и далее на внешнее отсчетное устройство для индикации импульсной мощности.Точная настройка ферритового преобразователя 1 на частоту заполнения 4 б импульсного СВЧ-сигнала и.измерения частоты заполнения обусловлена тем, что в результате гармонической модуляции резонансной частоты ферритового преобразователя 1.импульсный СВЧ- сигнал вблизи ферромагнитного резонатора модулирован по амплитуде с частотой модулирующего сигнала Р, причем глубина и фаза модуляции зависят от величины и знака расстройки резонансной частоты ферритового преобразователя 1 и от частоты заполнения измеряемого СВЧ-сигнала. При этом преобразованный сигнал, выделяющийся на первом выходе ферритового преобразователя 1 (на обмотке магнитного детектора), модулирован по фазе. С второго дополнительного выхода усилителя 8 сигнал частотой 2 Г поступает на первый вход блока 13, осуществляющего автоматическую подстройку частоты ферритового преобразователя 1, На второй вход блока 13 с второго выхода калибратора 11 поступает опорное напряжение частотой 2 Р. Калибратор 11 осуществляет удвоение поступающей на его второй вход частоты Р модулирующего сигнала с выхода модулятора 3. Блок 13 работает таким образом, что при совпадении резонансной частоты ферритового преобразователя 1 с частотой заполнения импульсного СВЧ- сигнала напряжение на его выходе равно нулю, При отличии частот на выходе блока 13 вырабатывается напряжение ошибки, величина и знак которой зависят от величины и знака расстройки, Напряжение ошибки поступает на второй вход блока 10, который осуществляет точную настройку резонансной частоты ферритового преобразователя 1 на частоту заполнения импульсного СВЧ-сигнала путем подачи на четвертый вход ферритового преобразователя 1 (на обмотку электромагнита 2) соответствующего тока перестройки. Величина этого тока при точной настройке резонансной частоты ферритового преобразователя 1 пропорциональна частоте заполнения импульсного СВЧ- сигнала. Напряжение, пропорциональное току перестройки электромагнита 2, с второго выхода блока 10 поступает на блок 15, который в момент точной настройки вырабатывает напряжение, пропорциональное частоте заполнения импульсного СВЧ-сигнала. Это.напряжение через блок 14 поступает на его пятый выход и далее на внешнее отсчетное устройство для измерения частоты, Точное соответствие выходного напряжения блока 10 частоте заполнения импульсного СВЧ-сигнала устанавливается при градуировке устройства для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ-сигнала.При подготовке к измерениям ипериодически в процессе измеренияпроизводится автоматическая коррекциякоэффициента усиления блока 5, длячего по управляющей команде, посту 135593810 20 40 50 пающей на третий вход блока 14 отвнешнего управляющего устройства,осуществляется подключение калибратора 11 к третьему (модулирующему)входу (к обмотке магнитного детектора) Ферритового преобразователя 1,при этом модулирующий, сигнал ца еговторой (модулирующий) вход от фильтра 4 не подается. Таким образом, катретий (модулирующий) вход Ферритового преобразователяподается сигнал калибровки, который, пройдячерез обмотку магнитного детектораферритового преобразователя 1 ичерез блок 5, поступает на первыйрход блока 14, где сравнивается сНоминальным значением, полученнымпри градуировке, Блок 14 вырабатывает напряжение ошибки, поступающее кавход управления усилителя 8 и осуществляющее автоматическую регулировкуусиления блока 5,Кроме этого, при подготовке к измерениям и периодически в процессеизмерения осуществляется автоматическая установка нуля при отсутствиина первом входе ферритового преобразователя 1 импульсного СВЧ-сигнала.При этом блок 14 осуществляет сравнение выходного напряжения пиковогодетектора 9 с нулевым уровнем и вырабатывает напряжение ошибки, компенсирующее выходное напряжение пикового детектора 9,Второй (сигнальный) выход ферритового преобразователя 1 нагруженна согласованную нагрузку 12, в результате чего снижается погрешностьрассогласования и тем сагп.гм повьппается точность измерения,В состав блока 13 входит разонансный усилитель-ограничитель 16, который позволяет поддерживать амплитудуФазомодулированцого сигнагда, поступающего с второго дополнительноговыхода усилителя 8, равной амплитудеопорного сигнала, поступаюшего с выхода калибратора 11, в результатечего снижается составляющая погрешности, обусловленная нестабильностьюамплитуды Фазомодулированного сигнала,Блок 13 работает следующим образом.Иодулированный по Фазе сигнал свторого дополнительного выхода усилителя 8 1 ерез резонансный усилительограничитель 16 поступает на сигнальный вход фазового компаратора 17,на опорный вход которого через фазовращатель 18 поступает сигнал с второго выхода калибратора 11. Фазовыйкомпаратор 17 настраивается с помощьюФазовращателя 18 таким образом, чтов момент равенства частоты настройкиФерритового преобразователя 1 частоте заполнения импульсного СВЧ-сигнала напряжение на его вьгходе равнокулю, благодаря чему обеспечиваетсякомпексации постоянного фазового сдвига модулированного по Фазе сигнала.При расстройке частоты знак и величина выходного напряжения фазовогокомпаратора 17 зависят от знака ивеличины расстройки частоты. Этонапряжение усиливается усилителем19 и далее поступает в блок 14 иблок 10, который осуществляет точную настройку ферритового преобразователя 1 ка частоту заполнения импульсного СВЧ-сигнала. Стабилизацияамплитуды модулированного по Фазесигнала в резонансном усилителе-ограничителе 16 приводит к стабилизациипараметров Фазового компаратора 17и к повьппению устойчивости и чувствительности автоматической перестройки частоты и, как следствие, к повышению точности измерения. Формула изобретения 1. Устройство для селективного по частоте измерения пикового значениямощности СВЧ-сигнала, содержащее ферритовый преобразователь, связанный сним электромагнит, первый вход ферритового преобразователя является входом устроцства, второй вход черезфильтр нижних частот соединен с первым вьгходом модулятора, третий входс первым выходом калибратора, а обмотка электромагни"а соединена с первым выходом блока перестройки магнитнойсистемы, первый выход ферритового преобразователя подключен к входу блокаобработки преобразованного сигнала,состоящего из последовательно соединенных фильтра верхних частот, аттенюатора, усилителя преобразованногосигнала и пикового детектора, выходкоторого соединен с первым входом блока сопряжения, второй вход блока сопряжения через блок преобразованиячастоты соединен с вторым выходомблока перестройки магнитной системы,1355938 Составитель М, Кроми Зимокосов Веселовская Техред А.Кравчук рек кто Подписи 730комитета СССР аказ 5790/40 ВНИИПИ по 11303ТиражГосударственноглам изобретенийМосква, Ж,и открытииаушская наб нно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 П во а третий вход является управляющимвходом устройства, первый выход блокасопряжения подключен к входу управления усилителя преобразованногосигнала, второй выход - к первомувходу блока перестройки магнитнойсистемы, третий выход - первому входу калибратора, четвертый и пятыйвыходы являются выходами устройства, 10а шестой выход подключен к входу модулятора, блок стабилизации поля,выход которого подсоединен к второмувходу блока перестройки магнитнойсистемы, отличающееся 15тем, что, с целью повышения точностиизмерения, второй дополнительный выход усилителя преобразованного сигнала соединен с первым, измерительнымвходом блока стабилизации поля, второй дополнительный выход калибратора подключен к второму, опорному,входу блока стабилизации поля, второйдополнительный, выход последнегоподключен к четвертому дополнительно б му входу блока сопряжения, второйдополнительный выход модулятора подсоединен к второму дополнительномувходу калибратора, а к второму выходу ферритового преобразователя подключена введенная согласрванная нагрузка. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок стабилизации поля содержит резонансный усилитель-ограничитель, вход которого является первым, измерительным, входом блока, фаэовращатель, вход которого является вторым, опорным, входом блока, фазовый компаратор, к сигнальному и опорному входам которого подсоединены соответственно выход разонансного усилителя-ограничителя и выход фазовращателя, и усилитель, первый выход которого является первым выходом блока, второй выход - вторым выходом блока, а вход подклю- чен к выходу фазового компаратора.