Автоматический измеритель фазовых сдвигов четырехполюсников

(54)М, Кл, С 01 й 25/00 9 куааувтюай квювтвт СИР вв ааааа взвбрвтенкй и открытей(7) Заявитель инский радиотехнический институт 5 Й) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗИЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ1Изобретение относится к СВЧ изме-рительной технике и может быть использовано для измерения параметровлинейных взаимных и невзаимных .четырехполюсников,Известен полуавтоматический прибор для измерения напряжения и разности фаз сигналов по фиксированнымчастотным точкам, содержащий двастробоскопических преобразователячастоты, генератор строб"импульсов,перестраиваемый генератор, фазовыйдетектор, опорный .генератор, дваполосрвых фильтра, два усилителя-ограничителя, вольтметр и фазометр 11.Однако в этом приборе существуетдополнительная погрешность измерения,связанная с необходимостью переориентации четырехполюсника при переходеот измерения прямого фазового сдвига 20к измерению обратного фазового сдвига. Кроме того, в этом приборе исключена возможность непосредственногоизмерения невзаимного фазового сдвига и не обеспечивается панорамное воспроизведение фазовых сдвигов в зависимости от изменения частоты генератора.Наиболее близким по технической сущности является измеритель сдвигов невзаимных четырехполюсников, содержащий генератор качающейся частоты, модулятор, делитель мощности, первый и второй ферритовые вентили, первый и. второй электрически управляемые аттенюаторы, первый, второй, третий и четвертый направленные ответвители, первый и второй высокочастотные переключатели, отрезок волновода, исследуемый четырехполюсник, первый и второй СВЧ переключатели, первый и второй тройники, квадратурный и противофазный восьми. полюсники, первый, второй, третий и четвертый детекторы, первый и второй элементы вычитания, двухканальный электронный коммутатор, синхронный детектор, индикатор, электроннолу"чевую трубку и блок управления, при- чем генератор качающейся частоты через делитель мощности подсоединен к входам первого и второго электрически управляемых аттенюаторам, выходы которых соединены с входами первого и второго ферритовых вентелей, основного канала соответственно пер" вого и третьего, второго и четверто" го направленных ответвителей подсое" 16 динены к входам первого и второго высокочастотных переключателей, вторые выходы которых соединены между собой отрезком волновода, а первые выходы подсоединены к входу и выходу М исследуемого невзаимного четырехпо" люсника. Первые входы третьего и четвертого высокочастотных переключателей подсоединены к выходам вторичных каналов первого и третьего направленных ответвителей, а к вторым входам - выходы вторичных каналов соответственно второго и четвертого направленных ответвителей, а к выходам " входы первого и второго трой"25 ников соответственно. Первый и второй входы квадратурного и противо,Фазного восьмиполюсников подсоединены к первым и вторым выходам первого и второго тройников, а выходы восьмиполюсников через первый, второй, третий и четвертый диоды подсоединены соответственно к входам первого и второго элементов вычитания, выходы которых подсоединены соответственно к горизонтально и вертикально отклоняющим пластинам. электроннолучевой трубки, а также к первому и второму входам двухканального электронного коммутатора, выход которого че 40 рез синхронный детектор соединен с входом индикатора, Иодулятор соединен с входами генератора качающейся частоты и синхронного детектора. Блок управления первым выходом соединен с входами первого и второго электрически управляемых аттенюаторов, вторым выходом - с входами первого и второго. управляемых СВЧ переключателей и третьим выходом с входом двух канального электронного коммутато- в ра 2.Однако в известном измерителе невозможно измерение фазовых сдвигов невзаимных четырехполюсников и су-, ществуют дополнительные погрешнос" ти измерения невзаимных фазовых сдвигов невзаимных четырехполюсников. Основные причины погрешностей - существование в кольцевом измерительном тракте двух одновременно существующих и противоположно направленных СВЧ волн, конечная величина развязки между каналами, наличие отражения СВЧ сигнала от входов и выходов высокочастотных переключателейи потери в них. Известный измерительне позволяет производить панорамноевоспроизведение фазовых сдвигов вдиапазоне частоты.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетобеспечения возможности измерения фазовых сдвигов взаимных четырехполюсников с одновременным повышениемточности измерения невзаимного фазового сдвига невзаимных четырехполюсников,Укаэанная цель достигается тем,чтов автоматический измеритель фазовыхсдвигов четырехполюсников,содержащийгенератор качающейся частоты, дватройника, два управляемых аттенюатора, соединенных выходами с входамипервого и второго ферритовых вентилей, выходы которых через основныеканалы второго и третьего направленных ответвителей подсоединены квходам соответственно первого ивторого высокочастотных переключателей, первые выходы которых подсоединены друг к другу через отрезокволновода, а вторые выходы - к входу и выходу исследуемого четырехполюсника, первый направленный ответвитель, блок управления, электронный коммутатор, синхронный детектор, и электроннолучевую трубкувведены генератор строб-импульсов,блок автоподстройки, первый и второй стробоскопические преобразователи частоты, преобразователь частоты,двухзвенный полосовой фильтр, амплитудный детектор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, цифровой индикатор, при этом выход генератора качающейся частоты черезосновной канал первого направленногоответвителя подсоединен к входу первого тройника, первый и второй выходы которого подсоединены соответственно к первому и второму управляемым аттенюаторам, вход первогостробоскопического преобразователячастоты подсоединен к выходу вторичного канала первого направленногоответвителя, а вход второго стробоскопического преобразователя часто5 9381 ты через второй тройник подсоединен к выходам вторичных каналов второго и третьего направленных ответвителей, к вторым входам первого и второго стробоскопических преобразователей частоты подсоединены первый и второй выход генератора строб-импульсов, а к их выходам - соответственно первый и второй входы электронного коммутатора, выход кото рого подсоединен к входу блока авто- подстройки и через последовательно соединенные преобразователь частоты, двухзвенный полосовой фильтр, амплитудный детектор, усилитель, синхрон ный детектор - к входу аналого-цифрового преобразователя и вертикально отклоняющим пластинам электроннолучевой трубки, к горизонтально отклоняющим пластинам которой подсоединен 3 О выход генератора качающейся частоты, выход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к цифровому индикатору, .выход блока автоподстройки - к входу генератора строб-импульсов, 25 выходы блока управления подсоединены к управляющим входам первого и второго электрически управляемых аттенюаторов, генератора качающейся частоты электронного коммутатора и синУ 30 хронного детектора. На чертеже приведена структурная схема устройства.Измеритель содержит СВЧ генератор 35 1 качающейся частоты, генератор 2 строб-импульсов, первый направленный ответвитель 3, первый стробоскопический преобразователь 4 частоты, первый тройник 5, первый 6 и второй 7 управляемые аттенюаторы, второй направленный .ответвитель 8, первый СВЧ переключатель 9, исследуемый четырехполюсник 10, второй СВЧ переклю. чатель 11, третий направленный ответ. витель 12, второй тройник 13, блок 14 управления, второй стробоскопический преобразователь 15 частоты, электронный коммутатор 16, преобразо. ватель 17 частоты, двухэвенный поло"50 совой фильтр 18, амплитудный детектор 19, усилитель 20, синхронныйдетектор 21, аналого-цифровой преобразователь 22, цифровой индикатор 23 электроннолучевую трубку 24, блок 25ч автоподстройки первый 26 и второи 27 ферритовые вентили. Причем выход СВЧ генератора 1 качающейся частоты через основной канал первого направленного ответвителя 3 соединен с входомпервого тройника 5, а его выход - сгенератором 2.строб-импульсов, первый выход первого тройника 5 черезуправляемый аттенюатор б, ферритовыйвентиль 23, основной канал второгонаправленного ответвителя 8 соединенс выходом первого СВЧ переключателя 9,а второй выход первого тройника 5 через управляемый аттенюатор 7, ферритовый вентиль 27, основной каналтретьего направленного ответвителя 12соединен с входом второго СВЧ пере"ключателя 11. Первый выход СВЧ переключателя 9 соединен с первым выходойСВЧ переключателя 11, а вторые выходы первого 9 и второго 11 СВЧ переключателей соединены соответственно с входом и выходом исследуемого четырехполюсника 10, Выход вторичногоканала направленного ответвителя 8подсоединен к первому входу второготройника 13, к второму входу которого подсоединен выход вторичногоканала направленного ответвителя 12.Выход вторичного канала направленного ответвителя 3 подсоединен к первому входу первого стробоскопическогопреобразователя 4 частоты, а выходвторого тройника 13 - к входу стробоскопического преобразователя 15 частоты. К вторым входам первого 4 ивторого 15 стробоскопических преобразователей частоты подсоединен соответственно первый и второй выходыгенератора 2 строб-импульсов, а ких выходам - соответственно первыйи второй входы электронного коммутатора 16, выход которого через преоб"разователь 17 частоты,двухзвенныйполосовой фильтр 18, амплитудныйдетектор 19, усилитель 20, синхронный детектор 21 подсоединен к входуаналого-цифрового преобразователя22 и вертикально отклоняющим пластинам электроннолучевой трубки 24, кгоризонтально отклоняющим пластинамкоторой подсоединен третий выход генератора качающейся частоты 1, выходаналого-цифрового преобразователя 22подсоединен к входу цифрового инди"катора 23, выходы блока 14 управленияподсоединены к управляющим входам пер"вого 6 и второго 7 электрически управляемых аттенюаторов, генератор,а1 качающейся частоты, электрон огокоммутатора 16 и синхронного детектора 21, вход блока 25 автоподстройки подсоединен к выходу электронного8193 работает следующим 45 50 55 коммутатора 16, а ее выход - к входу генератора 2 строб-импульсов,Рассмотрим функции, выполняемыеосновными элементами устройства.Генератор качающейся частоты 1 служит для задания частоты СВЧ сигнала, на которой производится измерение в ручном режиме, осуществляет периодическое изменение частоты по пилообразному закону в автоматическом режиме с остановкой свипирования в моменты отсчета измеряемых Фазовых сдвигов. Направленный ответвитель 3 ответвляет часть СВЧ энергии, распространяющейся в тракте от генератора к тройнику 5, которая служит опорным источником сигнала. Тройник 5 разделяет СВЧ энергию генератора на две парциальные волны и подает их в кольцевой тракт в противоположных направлениях. Первый 6 и второй 7 электрически управляемые аттенюаторы обеспечивают в каждый момент времени распространение парциальных составляющих СВЧ энергии в кольцевом тракте только в одном из противоположных направлений и изменяют направление распространения с частотой коммутации, задаваемой блоком 14 управления. Они также выполняют функции коммутатора в режиме измерения невэаимного фазового сдвига. Ферритовые вентили 26 и 27 предотвращают циркуляцию СВЧ энергии по кольцу и выполняют функцию нагруз. ки. Второй 8 и третий 12 направленные ответвители ответвляют часть СВЧ энергии, распространяющейся в кольцевом тракте, которая содержит в себе информацию о фазовом сдвиге исследуемого четырехполюсника 10, и образуют измерительный канал.Генератор 2 строб-импульсов служит для задания частоты стробирующих импульсов, их длительности и скваж" ности и работает синхронно с генератором 1 качающейся частоты. Первый 4 и второй 15 стробоскопические преобразователи частоты служат для переноса фазовых соотношений в область более низких частот. Второй тройник 13 служит для подачи СВЧ энергии от второго 8 и третьего 12 направленных ответвителей на вход второго стробоскопического преобразователя 15 частоты.Двухканальный электронный коммутатор 16 служит для поочередной с частотой коммутации подачи сигналов 8промежуточной частоты от стробоско-.пических преобразователей 4 и 15 навход одноканального преобразователяфазовой информации, формирования пакетного напряжения, Преобразователь17 частоты служит для преобразования промежуточной частоты, поступающей со стробоскопических преобразователей на вторую промежуточную час тоту для обеспечения нормальной работы цифрового индикатора, Двухзвенный полосовой Фильтр 18 служит для выделения из пакетного напряжения, формуемого электронным коммутатором, 15 вух симметричных боковых частот в виде напряжения биений. Амплитудный де.тектор 19 выделяет низкочастотнуюогибающую из напряжения биений, которая усиливается усилителем 20. Синхронный детектор 21 служит для выделения четных гармоник напряжения коммутации из спектра высокочастотныхсоставляющих сигнала. Аналого-циф"ровой преобразователь 22 служит дляпреобразования аналогового сигналаФазочувствительного выпрямителя вцифровой код, регистрируемый цифровым индикатором 23. Блок 25 автоподстройки осуществляет управлениегенератором 2 строб-импульсов сцелью стабилизации промежуточнойчастоты, Электроннолучевая трубка24 служит для панорамного воспроизведения фазовых сдвигов в диапазонечастот, задаваемом генератором 1 каЗ 5 чающейся частоты. Блок 14 управленияосуществляет заданный алгоритм работы всего измерителя в целом и вырабатывает управляющее напряжение единичной и удвоенной частоты коммута ции Измерительобразом.В режиме калибровки прямых фазовых сдвигов переключатели 9 и 11 устанавливаются в положение а - а , генератор 1 качающейся частоты и блок 14 управления переводятся в ручной режим работы. При этом частота СВЧ сигнала устанавливается равной средней рабочей частоте исследуемого четырехполюсника, а блок 14 управления находится в положении, при котором первый управляемый аттенюатор 6 вклю. чен, а второй управляемый аттенюатор 7 выключен. К электронному коммутатору 16 подводится напряжение частоты коммутации, а к синхронному детектору 21 - напряжение удвоен,ул.Проектнэ иа 4 15 938 автоподстройки - к входу генератора строб-импульсов, выходы блока управления подсоединены к управляющим входам первого и второго управляемых аттенюаторов, генератора качающейся частоты, электронного коммутатора и синхронного детектора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ВНИИПИ Заказ 4453/бТираж 717 Подписное 193 16Техническое описание полуавтоматического прибора для измерения напряжения и разностифаз сигналов по фиксированным точкам ФК 2- 12. 2 Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2764948/18-21,кл. С 01 й 25/ОО, 17,05.79,