Измеритель разности фаз и отношений амплитуд сигналов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик (ii) 970261

° фу

/Г=--. г с. «« (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17,0481 (21) 327 5570/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Р1 М К„з

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано ЗМц82„Бюллетень ¹40 ($3) УДК 621 ° 317, .77 (088.8) Дата опубликования описания 301082 (72) Авторы изобретения

В.П. Рязанов, Д А. Дмитр )@4 у Л Р. з еречинский млнтно. тххннннхн.н 1 йнИЙЛИОТс.М., (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ И ОТНОШЕНИЙ АМПЛИТУД

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и предназначено для измерения разности фаз и отно шений амплитуд слабого синусоидального сигнала или спектральных компонент сигнала со сплошным спектром.

Устройство может быть использовано в электронике и в технике СВЧ для измерения параметров полупроводниковых приборов (ПП), элементов и

СВЧ узлов, где требуются слабые (10 4 — 10 1 Вт) зондирующие синусоидальные сигналы или шумовые сигналы. Устройство может использоваться s технике антенных измерений в качестве приемного устройства для измерения амплитудных и фазовых характеристик антенн.

Известно устройство, предназначе ное для измерения разности фаз иот и ений амплитуд сигналов. К такому устройству относится измеритель разности фаз ФК2-.18 (1 1.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность и невозможность измерения по сигналу со сплошным спектром.

Наиболее близким по техкической .сущности и достигаемому результату является модуляционный измеритель слабых сигналов (модуляционный приемник), состоящий иэ модулятора ВЧ или СВЧ энергии с генератором ВЧ модулирующего сигнала, приемника прямого усиления или супергетеродинного приемника с квадратичным детектором и синхронного детектора с интегратором и устройством индика10 ции (2) .

Однако такой модуляционный прием» них измеряет мощность слабых шумовых или синусоидальных сигналов, но не измеряет разности фаэ.

Цель изобретения — расширение

15 функциональных воэможностей посредством обеспечения одновременного измерения разности фаэ к отношений амплитуд слабого синусоидального сигнала или спектральных компонент

20 шумсвого сигнала.

Указанная цель достигается тем, что измеритель, содержащий модуляционный приемник, снабжен фаэометрическим блоком, состоящим иэ двух входных каналов, каждый иэ которых включает последовательно соединенные развязывающий вентиль к линию переменной длины, присоединенную к общему квадратурному направленному ответвителю с двумя входами, два вы970261 хода которого присоединены к двум входам двуплечего модулятора модуляционного приемника.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого измерителя.

Измеритель содержит фаэометрический блок 1, вентили 2 и 4, линии 3 и 5 переменной длины, квадратурный направленный ответвитель (KHO) б, двуплечий модулятор 7.(входит в состав модуляционного приемника), модуляционный приемник 8.

Устройство состоит из фазометрического блока и модуляционного при-, емника. Фаэометрический блок имеет два канала, условно называемые опорный канал и измерительный канал.

Каждый канал на входе содержит развяэывающие вентили 2 и 4, соединенные с линиями 3 и 5 геременной дли- ны. Выходы линий переменной длины каждого канала подключены к входам

KHO б, выходы которого подключены к двум входам двуплечего модулятора 7 модуляционного приемника 8.

Работа устройства основана на интерференции Фурье-компонент двух частей одного и того же сигнала, подаваемых с выхода разделителя на входы фазометрического блока. На выходе KHO получаются два сигнала, приведенная разность спектральных плотностей средних квадратов напряжений которых пропорциональна синусу разности фаз спектральных компонент двух частей зондирующего сигнала. Квадрирование после преобразования, усреднение и сравнение осуществляется модуляционным приемником. Действительно спектральные плотности амплитуд сигналов на входах КНО можно представить в виде

Е = Е k е » »

4 о»

Е, = Е,ke "2 где Š— спектральная плотность ампо литуды входного шумового (или синусоидального сигнала); ,k — коэффициенты передачи,отра1 жающие амплитудные изменения спектральной плотности амплитуды входного сигнала при прохождении от входа делителя до входсв КНО;

,,» — фазовые изменения спектраль ной плотности амплитуды входного сигнала при прохождении от входа делителя до входа KHO.

На выходах KHO имеем следующие спектральные плотности амплитуды сигналовг

Е )М» K к e (Ü-90 ); т о»» О 2 2» ()= оК»К„2Е " 9О +ЕК,К22Е " . где k„, () — — k„= )2,,= М = k) амплитуды коэффициентов передачи

КНО с i-ro входа на -ый выход.

Приведенные к входам модуляционного приемника спектральные плот5 ности среднего квадрата напряжения имеют вид

15 1 где ЬУо= »Р.»-Ч2 — Разность фаз между

40

60 б5 Й("-Е Е =2 о К К„+К2-2К„К251и М ), 11= E.nÅÌ =2EОЕ-Х к E|1"Ô): »К2чич. 3

Модуляционный приемник измеряет величину oL„ пропорциональную

w;w и4 k k,„k sining о спектральными плотностями двух сиг наловв, прошедших разные пути от точки разветвления до выходов KHO.

При изменении длины линии переменной длины (рв измерительном канале на Л/ Чмодуляционный приемник будет измерять величинуй 4К h4Kgcoshl

После подключения исследуемого четырехполюсника к одному иэ выходов разделителя и к входу измерительного канала фаэометрического блока приемник измерит при начальной длине линии переменной длины о » -4 k )с» k2k sin (М- э ), а при изменении длины на ./4

< г- 4 ) ) л ) .)<з соэ (й» »(э ) где k и » э амплитуда и фаза коэффициейта передачи четырехполюсника.

Изменение фазы »» э и амплитуды k вносимое четырехполюсником, находится по измеренным значениям иэ формул о с1» ф = асс . - -со-сф--,(—, 2 o) (g )

Аналогичньм образом измеряются изменения фазы и амплитуды, вызванные изменением положения исследуемой антенны относительно выбранного отсчетного положения, например от положения,при котором сигнал от нее максимальный °

Устройство измеряет разность фаз при изменении амплитуды сигнала более чем на +30 дБ на входе измерительного канала относительно сигнала на входе опорного канала при минимальном синусоидальном сигнале

10 Вт.

Погрешность измерения разности фаз и отношений амплитуд не превышает погрешности измерения аналогичных величин с помощью серийно выпускаемых приборов °

Предлагаемое устройство имеет чувствительность на два порядка выше чем у серийно выпускаемых образцов приборов и может измерять не только по синусоидальному сигналу, но и по шумовому сигналу. Использо-, 970261

aron из мерилл канала

8xoJ аюриаго канала

Составитель В. Афанасьев

Редактор Н. Гришанова Техред Т.Иаточка Корректор C,Øåêìàð

Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8380/54

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4 ванне устройства в антенной технике в качестве приемного устройства при измерении параметров антенн, где требуется одновременное измерение разности фаэ и отношения амплитуд слабых сигналов, дает экономию средств при разработке, исследо вании и эксплуатации антенн.

Устройство может быть использовано также в электронике для исследования параметров ПП и в технике

СВЧ для исследования параметров

СВЧ элементов и узлов вместо сложных и дорогих измерительных установок, которые не выпускаются серийно. В конструкции устройства можно применить серийно выпускаемые радиометры СВЧ (измерители слабых шумовых и синусоидальных сигналов), поэтому использование устройства даст экономию средств при разработке измерительных установок или стендов для аналогичных целей.

Формула изобретения

Измеритель разности фаз и отношений амплитуд сигналов, содержащий модуляционный приемник, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей посредством обеспечения одновременного измерения разности фаз и отношений амплитуд слабого синусоидального сигнала или спектральных компонент шумового сигнала,. он снабжен двухканальным фаэометрическим блоком, в каждом канале которого содержатся последовательно соединенные раэвязывающий вентиль и линия переменной длины, подключенная своим выходом к общему квадратурному направленному ответвителю с двумя входами, два выхода которого присое1цинены к двум входам двуплечего модулятора модуляционного приемника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Радиоизмерительные приборы, Проспект-каталог. Центральный отраслевой орган научно-технической инФормации, ЭКОС, М., 1979.

2. Троицкий В.С.- ЖТФ, т.ХХ1, 25 вып. 8, с. 994, 1951.