Сверхвысокочастотный анализатор спектра

о и и>"->к-тгтч е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Саюа Советских

Социалистических

Респу0лик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зав»симое от авт. свидетельства X

Заявлено 28.XI I.1963 (№ 873206/26-9) Кл. 21е, 11 0 с присоединением заявки ¹

МПК С 01г

УДК 621.317.757(088.8) Приоритет

Опубликовано 18.XII.1965. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 16.11.1966

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

Л. К. Михайловский

Заявитель

СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЬIЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

"1и = è> сое о>

Н =—

0 ., >

1 = 2,8 где

Известны анализаторы спектра наносекундных импульсов СВЧ с использованием смесителя и вспомогательной частоты от местного гетеродина, широкополосных усилителей низкой частоты и осциллографа. Недостатками этих анализаторов являются малая ширина диапазона частот, нестабильность смесителей, относительная сложность и громоздкость.

Предлагаемый анализатор спектра лишен указанных недостатков, он обеспечивает измерение практически всех параметров периодических и непрерывных СВЧ-колебаний.

На чертеже изображена блок-схема устройства. В качестве основного избирательного элемента анализатора применен ферритовый кроссмодуля тор, обеспечивающий кроссмодуляционное преобразование несущей частоты анализируемых сигналов. Он представляет собой отрезок прямоугольного волновода 1 с помещенным на его оси ферритовым шариком 2, вокруг которого спирально намотаны контурные катушки 8 и 4. Шарик с катушками находится в поле постоянного магнита (на чертеже не показан), величина которого соответствует значению

При этом значении поля в ферритовом шарике появляется резонансная прецессия намапшченности с частотой 0). В случае подачи на вход кроссмодулятора непрерывных илн импульс»ых СВЧ-сигналов с длительностью, значительно превышающей время релаксации намагниче»ности B ферритовом шарике, частота и соответствует несущей частоте этих сигналов. При подаче же на вход анализатора периодической последовательности импульсов с длительностью, меньшей указанного време»» релаксации, рсзонанс»ая прецессия намагниче»»ости в феррнтовом шарике возникает при любом значе»»п частоты в пределах анал»зируемого спектра периодической последователь»ости СВЧ-импульсов (при соответствующих значения.; подмапшчивающего поля).

Друпгми словами, если распределение энергии

L этой последовательности импульсов находится в полосе частот то па любой частоте и;, »аходящейся между частотами и> и и, т. е. прн о (ов (031 и г.одмаг»пчивающем поле, равном получим резонансное изменение намагничен30 ности в ферритовом шарике с амплитудой, 177527

60 пропорциональной величине средней плотности мощности на участке спектра, лежащего в полосе частот о;+ у ЛК где ЛН полуширина резонансной <ривой ферритового шарика (совместно с окружающими его витками).

Обеспечив измерение величины изменения намагниченности в феррптовом шарике при из" 1 " 2 менении Н; в пределах — —: —,, тем саI мым измерим спектральное распределение мощности в анализируемой последовательности СВЧ-импульсов.

При приеме непрерывных СВЧ-сигналов па катушку 8 кроссмодулятора подаются колебания тока с частотой „„, в два раза меньшей частоты настройки его выходного контура /р... и амплитудой, обеспечивающей изменение магнитного поля Но на величину, примерно равную ширине полосы ферромагнитного резонанса в ферритовом шарике. Сигнал с обмотки катушки 4 кроссмодулятора подается на выходной контур б, затем на широкополосный усилитель б низкой частоты и далее на вертикальные пластины осциллографа 7, в результате чего на экране осциллографа появляются непрерывные колебания с частотой, равной /р„,, —— 2/,„,д и максимальной амплитудой, пройорциональной мощности СВЧ сигнала. При этом максимум указанной амплитуды наступает при значении Hp, удовлетворяющем соотношению (1).

При приеме импульсных СВЧ-сигналов с несущей частотой о и длительностью большей, чем время релаксации намагниченности в ферритовом шарике, осциллограф 7 работает в режиме ждущей развертки, При этом на его экране наблюдаются колебания с частотой

f„,ä и огибающей, соответствующей огибающей принимаемых СВЧ-импульсов, амплитуда этих колебаний, или амплитуда огибающей, пропорциональна мощности СВЧ-импульсов.

При приеме СВЧ-импульсов с длительностью меньшей, чем время релаксации намагниченности в ферритовом шарике, под действием этих импульсов возникает ударное возбуждение выходного контура кроссмодулятора, которое при работе осциллографа в режиме ждущей развертки непосредственно наблюдается на его экране. Перестраивая величину подмагничивающего поля в указанных выше

О)1 >Я пределах от э до э и отмечая при т т каждом значении подмагничивающего поля величину максимальной амплитуды ударного возбуждения, получаем спектральное распределение мощности в статическом режиме. Для наблюдения того же спектра в динамическом режиме, т. е. в режиме работы обычных сверхвысокочастотных анализаторов спектра, в предлагаемом приборе предусмотрено измепе5

1о

15 го г5 зо

45 ние величины Н с помощью модулирующих катушек (на чертеже не показаны), непосредственно надетых на постоянный магнит. Пода0 вая напряжение с частотой f„= — = 50 гч на эти катушки и одновременно то же самое напряжение на горизонтальные пластины осциллографа 7, при соответствующей фазе этого напряжения развертки на экране прибора получим искомое спектральное распределение мощности.

При кратности частоты посылок исследуемых импульсов частоте развертки в данном спектре будут видны отдельные вертикальные линии спектра. Если подать на катушку 8 ток с частотой, равной половине частоты повторения СВЧ-импульсов, то при соответствующей фазе этой частоты наступит максимальное раздвоение указанных вертикальных линий спектра.

Рассмотренное спектральное, распределение мощности для анализируемой периодической последовательности импульсов определяет практически все параметры этой последовательности, Действительно, поскольку коэффициент преобразования кроссмодулятора во времени неизменен, максимальная амплитуда наблюдаемого на экране спектра определяет мощность поданных на вход анализатора спектра СВЧ-импульсов; расстояние между двумя минимумами спектра определяет длительность анализируемых импульсов; форма спектра характеризует примерную форму тех же импульсов, а положение максимума спектра, в соответствии с соотношением (1), указывает на величину несущей частоты импульсов. Частота же повторения импульсов и фаза этой частоты определяются, как было указано выше, по максимальной амплитуде раздвоения отдельных «палочек» спектра при подаче на модулирующую обмотку кроссмодулятора тока с частотой, равной половине частоты повторения СВЧ-импульсов, и фазой, соответствующей фазе следования импульсов.

Предмет изобретения

Сверхвысокочастотный анализатор спектра, содержащий преобразователь, гетеродин, широкополосный усилитель низкой частоты и осциллограф, отличающийся тем, что, с целью наблюдения спектра и панорамного измерения параметров импульсов со сверхвысокочастотным заполнением и любыми длительностями, в качестве преобразователя на входе анализатора включен ферритовый кроссмодулятор в виде ферритового шарика с двумя намотанными на него катушками, размещенного по оси отрезка прямоугольного волновода в поле постоянного магнита.

177527

Составитель Е. Геллер

Редактор Л. К. Ушакова Техред А. А. Камышникова Корректор Л. Е. Марисич

Заказ 10/1 Тираж 1450 Формат бум. 69 90 /з Объем 0,27 изд. л. Подписное

ЦНИИГ1И Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, д. 2