Способ определения амплитудно-фазовой погрешности программно-управляемых аттенюаторов и устройство для его осуществления

СОКОВ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК с 1)с 6 01 Я 25/0 ИЯМ ИЕ ИЗОБ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СПИ К АВТО А Т КО д Р стоты, блок 2 ты, два СВЧ- вольтметр 5,12 высокой дстройки ча 4, цифрово ато 6 С генераторы 1 фазовой авто смесителя 3 ну.о головку 7 с программно уп фильтр 9, усили делителя 13 и 1 с.п, ф-лы, 3 ил. ааюЬ Цель изобретени сти измерения.На фиг.1 изображ устройства; реализу - частотно-фазовая х атора; на фиг.3 - амп симость аттенюатора и элекможет нюатооны фаазовойтак и ров. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕ/ЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОЙ ПОГРЕШНОСТИ ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫХ АТТЕНЮАТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области фазовых измерений и может быть использовано преимущественно при аттестации аттенюа- торов как обычных, так и программно управляемых, Сущность изобретения заключается в том, что на вход аттенюатора подают испытательный сигнал, последовательно изменяют ослабление а 1 тенюатора от 0 до М дБ. перенося частоту выходного Изобретение относится к област тро- и радиотехнических измерений и быть применено для аттестации атте ров, входящих в калибраторы и эгал зы, по параметру амплитудно-ф погрешности, причем как обычных программно управляемых эттенюато/ сигнала аттенюатора на низкую частоту, частоту крисп испытательного сигнала устанавливают равной 0,1 от верхнего диапазона частоты работы аттенюатора, измеряют при последовательном изменении в указанном" диапазоне ослабления аттенюатора погрешность Лд преобразованного сигнала, а амплитудно-фазовую погрешностьЛр на ступень ослабления определяют по формуле Ьр =- -"1 испи где ЛуЪакс - максимальное значение погрешности; Ьг/Ъин - минимальное значение погрешностй 1 Рб - рабочая частота аттенюатора; Гисп - частота испытательного сигнала; л - число ступеней ослабления. Устройство для реализации способа со е жит арцевый генер р , ВЧ измеритель- Я выводами для подключения вляемого аттенюатора 8, ль 10, вычислитель 11, два частоты и фазометр 15, 2 я - повышение точноенз структурная схема ющего способ; на фиг,2 арактеристика аттенюлитудно-фазовая завипрн разных частотах.Устройство для реализации способа определения амплитудно-фазовой погрешности программно управляемых аттенюаторовсодержит первый генератор 1 высокой частоты, блок 2 фазовой автоподстройки частоты, два СВЧ-смесителя 3 и 4, цифровойвольтметр 5, кварцевый генератор 6, СВЧизмерительную головку 7 с выводами дляподключения программно управляемогоаттенюатара 8, последовательно соединеннЬе фильтр 9 и усилитель 10, вычислитель11,второй генератор 12, высокой частоты идва делителя 13 и 14 частоты соединенныхвыходами с входами блок 2 фазовой автоподстройки частоты, а входами соответственно с выходами первого и второгогенераторов 1 и 12 высокой частоты, и фазометр 15, Выход блока 2 фазовой автоподетройки частоты. соединен с управляющимвходом второго генератора 12, выход которого соединен с входом первого СВЧ-смесителя 3. Два входа последнего соединеныс выходами СВЧ измерительной головки 7,вход которой соединен с выходом первогогенератора 1, Первый и второй входы второго СВЧ-смесителя 4 соединены с выходамипервого СВЧ-смесителя 3, третий вход - свыходом кварцевого генератора 6. а выходысоединены с входами фильтра 9. Выходыусилителя 10 соединены с входами цифрового вольтметра 5 и фазометра 1.5, а вычислитель 11 содержит выходные шины дляподключения программно управляемого аттенюатора 8, а входами соединен с кодовыми выходами цифрового воль 1 метра 5 ифазометра 15.Реализация способа. и устройства воз. можна на основе следующих узлов и серийных приборов:генераторы 1 и 12 высокой частоты -синтезатор частоты Ч 6-72 и генератор Г 4151 соответственно;программно управляемый аттенюатор 8- аттенюатар типа НЭ 2.243924;СВЧ измерительная головка 7 - измерительная головка из прибора Г 4-33;СВЧ-смеситель 3 - смеситель от прибора Р 4-37;смеситель 4 - смеситель от прибора Ф 1- фильтр 9 - фильтр типа РС;усилитель 10 - усилитель типа УЗ-ЗЗ;цифровой вольтметр 5 - вольтметр типаВ 7-35;электронный фазометр 15 - фазометртипа ФК 2-35;вычислитель 11 - микропроцессор МПтипа КР 580 ВМ 80,Способ реализуется посредством этогоустройства следующим образом.5 101520 Программно управляемый аттенюатор 8 может работать при частотах до 12,5 ГГц,но практически при аттестации фазометрической аппаратуры он используется на частотах до 20 МГц при ослаблениях до 80 дБ. Учитывая, что аттенюаторы являются минимально-фазовыми цепями, целесообразно использовать линейный участок частотнофазовой характеристики аттенюатора (см. фиг.2), Выбирают диапазон частот от О до приблизительно 0,1 части всего частотного диапазона 1 д, так как на этом участке фазовый сдвиг четырехполюсника минимальнофазового типа пропорционален частоте.От генератора 1 сигнал высокой частоты Фвч = 0,11 д = 1250 МГц, проходящий через программно управляемый аттенаатор 8, ослабляют ступенями в 10 дБ от Ода 80 дБ, т.е.О, 10, 20 80 дБ. На аттенюатор 8 сигналпоступает через СВЧ измерительную головку 7, в которой, чтобы не было отражений, производится качественное согласоваНие волнового сопротивления. Сигнал перекЛючения Ступеней ослабления аттенюатара 25 вырабатывается вычислителем 11 полеокончания процесса измерения напря 3 кения цифровым вольтметром 5 и фазы электронным фазометром 15, Далее сигнал с СВЧизмерительной головки 7 передается на30 СВЧ-смеситель 3, где частота 1250 МГц,накоторой работает аттенюатор 8, смешивается с частотой 12550 М Гц от перестраиваемого генератора. Делители 13 и 14 частотыимеют коэффициенты деления п 1 = 125 и п 235 = 126 соответственно, Блок 2 фаэовой автоподстройки частоты поддерживает значение частоты генератора 12 1260 МГц, По 4 леСВЧ-смесителя 3 сигналы с частотой 1260МГц, - 1250 МГц = 10 МГц поступают на40 второй смеситель 4, где сигналы смешиваются с сигналами частотой 10,001 МГц кварцевого генератора 6. После фильтра 9сигналы частотой 1 кГц поступают на усилитель 10 и далее на входы фазометра 15 и45 цифрового фольтметра 5, Фазометр 15 Измеряют фазовый сдвиг, а вольтметр 5 - уровень выходного напряжения ступейейослабления аттенюатора,Для определения амплйтудно-фазовой50 погрешности АФП) со значениями в 0,10,01 необходимо, чтобы измерительнаячасть устройства (узлы 7, 3, 4 и 9) имелапогрешность, как минимум в три раза меНьшую, Произведем оценку погрешности ука 55 занной измерительной части.АФП Ь 1 Ъ измерительной части можетбыть представлена выражениЬмЬ фц = Л фо +Ах,1 О Отсюда: Лууп = 1,5+ 0,0380 = 3,9 -Р - Д,дБ15 где и = 8 - число ступеней,Изобретение позволяет аттестоватьописанным способом овый программноуправляемый аттенюатор типа ЕЭ 2, 243,924, который создан на основе интегральных резисторов.25 1, Способ определения амплитудно-фазовой погрешности аттенюаторов, заключающийся в том, что подают на вход аттенюатора испытательный сигнал, последовательно изменяют ослабление аттег 1 юатора от 0 до Мдв, переносят частоту выходного сигнала аттенюатора на низкую частоту, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, частоту 1 исп испытательного сигнала устанавливают равной 0,1 от верхнего диапазона частот работы аттенюатора, измеряют при последовательном изменении в указанном диапазоне ослабления аттенюатора погрешность преобразованного сигнала, а амплитуднофазовую погрешность Лу на ступень ослабления определяют по Формуле45Ярмаке - Лгмин)авбРгиспП 3,9 го Л рп = - - - град/дБ изм1де Л ро аддитивная по ренностьо фазе на частоте измерения;с - коэффициент (суммарный) крутизцАФП всех звеньев на ослабление в 10 дБ.который проявляется на фазометре;А, - значение ослабления, задаваемоеаттенюатором,Исследования в нашем случае даю г следующие результаты: негро = 1 5 о 1 .г О 03 --- : Ак - 80 дЬдБ Таким образом, на частоте измерения Гизм1250 МГц погрешность определения АФП аттенюатора 8 равна = 3,9 о, Чтобы такая высокая погрешносгь измерителя не играла существенной роли, при определении АФП аттенюатора необходимо, чтобы АФП аттенюатора Лунг была в 20 раз больше погрешности измерителя, т.е.Л рат20 Л г/2 п (1)Для этого и надо проводить измерения на сверхвысоких частотах 1 фиг,3), где Л уъг при частоте изм, Лг/з,(иы) )Лазо .в то время, как на частоте 1изм, Лг/а г) =- Лг/"гп, что метрологи- чески некорректно.Учитывая, что программно управляемый аттенюатор. является миниглально-фазовой линейной целью, погрешность: аппаратуры, с помощью которой измеряется АФП аттенюатора, снижается до значе- ния Так, например,для всего диапазона амплитуд в 80 дБ на частоте 1 О МГц 3,9Лгаъ 2 мО 7 о - (,031 гРай/80 йБ Следовательно, способ осуцествляется следующим образомВыбираот из диапазона частот аттенюатора линейный участок от 0 до гизм =. 0,11 з, где Л Уа Удовлетво РЯе 1 Условию 11).Программно изменякт значения ступеней ослабления аттен,оатора от О до 80 дБ.Изменяют АФП при всех супенях ослабления от 0 до 80 дБВычисляют АФП аттенюатора как разность максимального и миимального значений АФП длЯ часто 11 и 1250 МГц,Вцчиглякт Ас 1 П дпя диапазона ослаблений при частоте. на которой используется аттенюатор например 1250при 20 Мгч Лг/20 мпп =:- .7- град/80 дБ,1210. жп Ри 10 М Г ц Л (/710.фи и =: -- 7 - г Рад/80 д Б,1250 250710при 1 МГц и т.д. аналогично. Определяют АФП применительно к ступени ослабления в 10 дБ по формуле Лу (1 о) = - град/10 дБ,Л оЛ 1,801Формула изобретения где Лфмакс - максимальное значение погрешности;Л рмии - минимальное значение погрешности;траб - рабочая частота атт ен юатора.;крисп- частота испытательного сигнала; и - число ступеней ослабления,2. Устройство для определения ампли- тудно-фазовой погрешносзи програм;лноуправляемых аттенюаторов, содержащее первый генератор высокой частоты, блок фазовой автоподстройки часоты. два СВЧ 7 1786448смесителя, цифровой вольтметр и фильтр, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью повышения точности определения, в него введены кварцевый генератор, СВЧ-измерительная головка с выводами для подключения и рограммно-управляемого аттенюатора, усилитель, вычислитель, фэзометр, второй генератор высокой частоты и два делителя частоты; соединенных своими выходами с входами блока фазовой авто- подстройки частоты, а входами - соответственно с выходамй первого и второго генераторов высокой частоты, выход блока фазовойавтоподстройки частоты соединен с управляющим входом второго генератора высокой частоты, второй выход которого соединен с входом первого СВЧ-смесителя, два входа которого соединены с выходами измерительной головки, вход которой Соединен с выходом первого генератора высо кой частоты, первый и второй входы второгоСВЧ-смесителя соединены с выходами первого СВЧ-смесителя, третий вход - с выходом кварцевого генератора, а выходывсоединены с входами фильтра, выходы кото рого через усилитель соединены с входамицифрового вольтметра и фазометра, вычислитель содержит выходные шины для подключения программно-управляемого аттенюатора, а входами соединен с кодовы ми выходами цифрового вольтметра и фазометра.3 оставитель М ехред М.Морге атанотал рректор М;Шароши Реда кт каз ВН.Гагарина, 10 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж Тираж Подписное И ГосУдарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раущская наб,. 4/5 У