Измеритель фазовых сдвигов не-взаимных четырехполюсников

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Реслублнк(22) Заявлено 170579 (21) 2764948/18-21с присоединением заявки Ио(51)М, Кл,з С 01 й 25/00 Государственный комитет СССР по деяам изобретений н открытий(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ НЕВЗАИМНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛИбНИКОВИзобретение относится к области бВЧ измерительной техники и может быть использовано для измерения паРаметров линейных невэаимных четырехполюсников.Известен автоматический измеритель невзаимного фазового сдвига четырехполюсников, содержащий генератор качающейся частоты, модуля тор, ферритовый вентиль, комбинированный двойной тройник, согласованную нагрузку, исследуемый четырехполюсник, два детектора, две схемы вычитания, усилитель отношения,. синхронный детектор, усилитель постоянного тока, электроннолучевой индикатор, генератор пилообразного тока и генератор пилообразного напряжения 11 .Однако в этом измерителе суще-, ствуют дополнительные погрешности измерения, обусловленные прежде всего неидентичностью параметров комбинированного двойного тройника и их зависимостью от величины измеряемого фазового сдвига, В процессе калибровки измерителя предусматривается включение в измерительный тракт калибровочного отрезка волновода вместо исследуемого четырех- ЗО полюсника, что также ведет к увеличению погрешности и дополнительным затратам времени на измерение. Кроме того, измеритель не позволяет производить измерения прямого и обратного фазовых сдвигов.Известен также измеритель фазовых сдвигов невэаимных четнрехполюсников, содержащий бВЧ-генератор. высокого уровня мощности, модулятор, первый и второй ферритовые вентили, делитель мощности, первый и второй направленные ответвители, ориентированные на волны, падающие на четырехполюсник, первый и второй направленные ответвители, ориенти" .рованные на волны, прошедшие четырехполюсник, первый, второй, третий и четвертый высокочастотные пере-, ключатели, испытуемый невзаимный четырехполюсник, первый и второй тройники, квадратурный и противофазный восьмиполюсники, первый; второй, третий и четвертый безинерционные измерители мощности высокого уровня, первую, вторую, третью и четвертую согласованные нагрузки первую и вторую схемы вычитания, первый и второй синхронные детекторы, первый и второй индикаторы с нулем в серединественно к входам первого, второго, третьего и четвертого.безинерционных измешкалы ЭЛТ. Выход СВЧ-генератора высокого уровня мощности, вход которо.го подключен к выходу модулятора,подключен к входу делителя мощности,выходы которого через первый и второй Ферритовые вентили, основные ,каналы первого, второго и четвертого, третьего направленных ответвлений подключены соответственно к первым Фланцевым соединениям первого ивторого высокочастотных переключателей; вторая пара Фланцевых соединений которых-соединена с входом и выходом отрезка волновода, а третьяпара " с клеммами для подключенияисследуемого (невзаимного) четырехполюсника. Вторичные каналы первого, второго, третьего и четвертогонаправленных ответвителей подключены к вторым и третьим Фланцевым соединениям третьего и четвертого высокочастотных переключателей, первые Фланцевые соединения которых подключены к входам первого и второго тройников соответственно. Первый и второй входы квадрауурного (90 О) и противоФазного (180 ) восьмиполюсников подключены соответственно к первым и вторым выходам первого и второго тройников, а их первый и второй выходы подключены соответрителей мощности, один из выходовкоторых подключен к первой, второй,третьей и четвертой согласующим нагрузкам, а другой соответственно к входам первой и второй схем вычитания. Выходы схем вычитания подключены.к первым входам первого и второго синхронных детекторов, ко вторымвходам которых подключен выход модулятора, и соответственно .к горизонтально и вертикально отклоняющим пластинам ЭЛТ. Выходы первого и второго синхронных детекторов .подключены к входам первого и второго индикаторов с нулем в середине шкалы 2 .Однако в этом измерителе существуют дополнительные погрешности измерения Фазовых сдвигов, причиной которых является наличие в кольцевом тракте двух одновременно существующих и противоположно направленных СВЧ-волн, а также неидентичность синхронных детекторов и индикаторов с нулем в середине шкалы. Наличие в измерительном тракте механических высокочастотных переключателей увеличивает трудоемкость измерений прямого, обратного и невэаимного Фазовых сдвигов. Кроме того, измеритель не позволяет производить панорамное вос- произведение Фазовых сдвигов в диапазоне частот. Целью настоящего изобретений является повышение точности измерения 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 Фазовых сдвигов и расширение Функциональных возможностей за счет обеспечения панорамного воспроиэведения Фазовых сдвигов в диапазоне частот.Эта цель достигается тем, что в измеритель Фазовых сдвигов невзаимных четырехполюсников, содержащийделитель мощности, первый и второйФерритовые вентили, выходы которых через основные каналы соответственно первого, второго, третьего и четвертого, направленных ответвлений подключены к первым Фланцевым соединениям первого и второго высокочастотных переключателей, вторая пара Фланцевых соединений которых соединена с входом и выходом отрезков волновода, а третья пара - с клеммами для подключения исследуемого невзаимного четырехполюсника, квадратурный и противофаэный восьмиполюсники, входы которых подключены к выходам первого и второго тройников, первый и второй вычитатели, выходы которых подсоединены соответственно к вертикально и горизонтально отклоняющим пластинам ЭЛТ, синхронный детектор, соединенный входом с выходом модулятора,а выходом - с индикатором, введены генератор качающейся частоты, первый и второй управляемые аттенюаторы, первый и второй управляемые СВЧ-переключатели, первый, второй, третий и четвертый детекто-. ры, управляемый)цвухканальный электронный коммутатор. Вход генератора качающейся частоты подключен к выходу модулятора, а выход - к входу делителя мощности. Входы управляемых аттенюаторов соединены с выходами делителя мощности, а выходы - соответственно с входами Ферритовых вентилей. Первые входы первого и второго управляемых СВЧ-переключателей подключены к вторичным каналам первого и третьего направленных ответвлений, вторые входы - к вторичным каналам второго и четвертого направленных ответвлений, а их выходы - соответственно к входам первого и второго тройников. Входы первого, второго, третьего и четвертого детекторов подслючены к выходам квадратурного и про.- тивоФаэного восьмиполюсников, а их выходы - к первому и второму вычитателям. Входы управляемогодвухканального электронного коммутатора подключены к выходам первого и второго вычитателей, а выход - к входу синхронного детектора.На чертеже приведена структурная схема предлагаемого измерителя.Устройство содержит генератор качающейся частоты 1, блок управления 2, модулятор 3, делитель мощности 4, первый 5 и второй 6 управляемые аттенюаторы, первый 7 и второй 8 ферритовые вентили, первый 9второй 11, третий 12 и четвертый10 направленные ответвители, первый13 и второй 14 СВЧ-переключатели,отрезок волновода 15, исследуемыйневзаимный четырехполюсник 16, первый 17 и второй 18 управляемыеСВЧ-переключатели, первый 19 и второй 20 тройники, квадратурный (90 о)21 и противофазный (180 о) 22 восьмиполюсники, первый 23, второй 24, третий 25 и четвертый 26 детекторы, первый 27 и второй 28 вычитатели, управляемый двухканальный электронныйкоммутатор 29, синхронный детектор30, индикатор с нулем в серединешкалы 31 и ЭЛТ 32. 15Измеритель работает следующимобразом.В режиме калибровки переключатели 13, 14 устанавливают в положениеа и а, генератор качающейся частоты 1 и блок управления 2 переводятв ручной режим работы. При этомчастоту СВЧ-сигнала устанавливаютравной средней. рабочей частоте исследуемого четырехполюсника 16, а блок 25управления 2 устанавливают в такоеположение, при котором аттенюатор5 включен, а аттенюатор 6 выключен.К входам тройников 19, 20 соответственно подключены выходы вторичныхканалов направленных ответвителей9 и 12, к входу синхронного детектора 30 - выход одного из вычитателей 27, 28. При таком состоянии измерителя СВЧ-сигнал поступает отгенератора 1 на вход делителя мощности 4, где распределяется поровну между двумя каналами. При этомсигнал со второго выхода поглощается аттенюатором б и дальше в измерительный тракт не поступает. Прямая парЦиональная СВЧ-волна с первого выхода делителя мощности 4проходит последовательно черезаттенюатор Ь, фферитовый вентиль7, основные каналы ответвителей 459, 11, переключатель 13, отрезокволновода 15, переключатель 14,основные каналы ответвителей 12,10 и поглощается вентилем 8.(3) (4) 5а на входах вычитателя 28 - выдео- сигналы(8) О=Ог-Оь=2 АВ соя(. 50При этом на выходак вторичных каналов ответвителей 9, 12 появляются СВЧ-сигналы, пропорциональные фазе сигнала на входе и выходе калибро- ночного отрезка волновода 15 О =А 5 4 псдй, О В ь ) и (сос+),(11 (2) где А, В - амплитуды сигналов на входе и выходе калибровочногб канала 60соответственно, которые через трой"ники 19, 20 подаются на входы противофазного (180 о) и квадратурного.1 г 4 гО = - А +В -АВ сова (5) О = " А + в " В +АВ соьср. (6) На вход синхронного детектора 30 юерез коммутатор 29 с выхода вычита" теля 27 будет подаваться видеосигнал а с выхода схемы вычитания 28 - видео.сигнал Регулировкой фазовых характеристик вычитателей 27, 28 индикатор31 устанавливается на Оо.Калибровка измерителя для измере"нияюо производится аналогично, Приэтом переключатели 17, 18 переводятся в положение а-б соответственно.При калибровке измерителя дляизмерения Аф переключатели 17, 18устанавливаются в положения а и б.В этом случае на входы тройников19 и 20 подаются сигналы с выходовответвителей 11 и 12,На этапе измерения переключатели13, 14 устанавливаются в положениеб-б , а генератор 1 и блок управления 2 переводятся в автоматическийрежим,При этом блок управления 2 начинает вырабатывать управляющие импульсы типа "меандр" с частотой следования.Соотношение- =ПРипр"кмгде Гс - частота качания генератора,определяет число точек измеренияв пределах полосы качания. На экране ЭЛТ 32 луч будет очерчивать трилинии, первая из которых будет представлять в полярных координатахзависимостьпр, вторая - зависимость уоБр, а третья - зависимостьЬ у от частоты СВЧ-генератора, Очевидно, что в те моменты времени,когда СВЧ-сигнал поступает в измерительный тракт через аттенюатор 5,на входе синхронного детектора 30будет сигнал, определяемый выражениями (7) и (8) в зависимости отположения коммутатора 29, и пропор"циональныйф р . Постоянное напряжение с выхода детектора 30 поступаетна индикатор 31, причем при подаче видеосигнала, например, с вычитателя 27 на вход детектора 30Формула изобретения Измеритель фазовых сдвигов не- взаимных четырехполюсников, содержащий делитель мощности, первый и второй ферритовые вентили, выходы которых через основные каналы соответственно первого, второго, третьего и четвертого направленных ответвителей подключены к первьм. фланцевым соединениям первого и второго высокочастотных переключателей,50 60 инднкато":/ 3. будет служить для отсчета измеряемого фазового сдвига,а при подаче видеосигнала с выходавычитателя 28 - для исключения неоднозначности отсчета при измерении ср в пределах 0-3 бО,В те моменты времени, когдаСВЧ-сигнал поступает в измерительный тракт через аттенюатор б навходе детектора 30 будет напряжение,пропорциональное ро р . 10Когда СВЧ-сигнал поступает в измерительный тракт через оба аттенюатора 5, б на входе детектора 30 будет видеосигнал, пропорциональный Аф,В случае запитки кольцевого тракта со стороны аттенюаторов 5 и б, 5например, при измерении (пр , вответвители 9, 12, вследствие их конечной направленности попадает частьСВЧ-сигнала обратной волны, а в ответвитель 12 кроме того попадает 20часть СВЧ-сигнала обратной волны, отраженной от выхода четырехполюсника . Поэтому при измерениидрироБвозникает дополнительная погрешность, которая в заявляемом измерителе исключена за счет, 25наличия в измерительном тракте толькоодной парциальной волны.Таким образом, технико-экономические преимущества заявляемогоустройства по сравнению с прототипом заключаются в следующем.Предлагаемый измеритель имеет более высокую точность измерения рпр иЯоьр, которая достигается, во-первых,за счет временного разделения каналов парциальных волн в кольцевом трак те, во-вторых, за счет примененияодного синхронного детектора и индикатора с нулем в середине шкалы,Общая трудоемкость измерения уменьшается за счет возможности одновременного последовательного контроляЧп Фоьри рПредлагаеьый измеритель позволяет получить панорамное воспроизведениеЦр Д,ь и ЬЧ в полосе частотза счет применения генератора качающейся частоты, нвторая пара фланцевых соединенийкоторых соединена с входой и выходом отрезка волновода, а третья пара - с клеммами подключения исследуемого невзаимного четырехполюсника,квадратурный и противофазный восьмиполюсники, входы которых подключены к выходам первого и второготройников, первый и второй вычитатели, выходы которых подсоединенысоответственно к горизонтально ивертикально отклоняющим пластинамэлектроннолучевой трубки, синхронный детектор, соединенный входом свыходом модулятора, а выходом - синдикатором, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности измерения фазовых сдвигови расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности панорамного воспроизведенияфазовых сдвигов в полосе частот,введены генератор качающейся частоты, первый и второй управляемые аттенюаторы, первый и второй управляемые СВЧ-переключатели, первый,второй, третий и четвертый детекторы и управляемый двухканальныйэлектронный коммутатор, причем входгенератора качающейся частоты подключен к выходу модулятора, а выход -к входу делителя мощности, входыуправляемых аттенюаторов соединеныс выходами делителя мощности, а выходы в .соответственно с входамиферритовых вентилей, первые входыпервого и второго управляемых СВЧ-переключателей подключены к вторичнымканалам первого и третьего направленных ответвителей, вторые входы - квторичным каналам второго и четвертого направленных ответвителей, аих выходы - соответственно к входампервого и второго тройников, выходыквадратурного и противофазного восьмиполюсников подключены соответствено к входам первого, второго, третьего и четвертого детекторов, выходыкоторых подсоединены к первому ивторому вычитателям, входы управляемого двухканального электронногокоммутатора подключены к выходампервого и второго вычитателей, авыход - к входу синхронного детектора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Елизаров А.С. Автоматизацияизмерений параметров линейных невзаимных СВЧ-четырехполюсников.М., "Советское радио", 1978.2. Авторское свидетельство СССРР 363043, кл. 6 01 й 25/00; 1973819738 тавите ред М. Н.Медведевбакович Редактор Л.Утехина Подписн Тираж 73осударственногоам изобретенийМосква, Ж, Р к аз 379 омитета СССРоткрытийушская наб., д. л. Проектная, 4 атент Ужгор ВНИИПИ по д 113035 Корректор Е, Рошк