Измеритель спектра фазовых шумов свч усилителя

 

Изобретение обеспечивает повышение чувствительности и точности при определении спектра фазовых шумов СВЧ-усилителя вблизи несущей частоты. Измеритель содержит СВЧ- генератор 1, двойной направленный ответвитель 2, исследуемый СВЧ-усилитель (ИУ) 3, компенсатор 4 несущей СЕЧ, СВЧ-усилитель 5, модулятор 6фазы, направленные ответвители 7и 9, сумматор 8 мощности, детектор 10, предварительный усилитель 11 промежуточной частоты, компенсатор 12 несущей промежуточной часто-, ты, усилитель 13 промежуточной частоты , низкочастотный ана:шзатор 14. спектра, аттенюаторы 15, 17 и 20. фазовращатели 16, 18 и 21, генератор 19 промежуточной частоты и высокочастотные анализаторы 22 и 23 (ВЧА) спектра. Колебания СВЧ-генератора 1 при прохождении их через ИУ 3 модулируются по амплитуде и фазе его низкочастотными шумами. Спектральная составляющая несущей частоты в компенсаторе 4 подавляется на 30-40 дБ. Подавление несущей равнозначно увеличению измеряемых щумов на 30-40 дБ, При индексе модуляции модулятора 6, равном 2,406, несущая полностью подавляется , что наблюдается на ВЧА 22. В сумматоре 8 несущая восстанавливается с поворотом фазы на 90 относительно ее первоначального значения . После детектирования и усиления в компенсаторе 12 вьщеленные детектором 10 колебания несущей промежуточной частоты подавляются на 60- 70 дБ. В результате мощность составляющих спектра, обусловленных шумами НУ 3, увеличивается на 60-70 дБ по отношению к мощности несущей. Анализатор 14 осуществляет анализ. 1 ил. Q (Л с: ю 00 CR :о :п

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (511 4 G 01 R 29/26 "БЛЮ1ЕМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3868519/24-09 (22) 14. 03. 85 (46) 23,: 03. 87. Бюл, Р 11 (72) Г.Г.Бунин, Б,А.Шувалов и Ю.Н.Светличный (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 447631,, кл. G 01 К 21/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

1(- 1092433, кл, G 01 R 29/26, 1984. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СПЕКТРА ФАЗОВЫХ

ШУМОВ СВЧ-УСИЛИТЕЛЯ (57) Изобретение обеспечивает повышение чувствительпости и точности при определении спектра фазовых шумов СВЧ-усилителя вблизи несущей частоты. Измеритель содержит СВЧгенератор 1, двойной направленный ответвитель 2, исследуемый СВЧ-усилитель (ИУ) 3, компенсатор 4 несущей СВЧ, СВЧ-усилитель 5, модулятор

6 фазы, направленные ответвители

7 и 9, сумматор 8 мощности, детектор 10, предварительный усилитель 11 промежуточной частоты, компенсатор 12 несущей промежуточной часто-. ты, усилитель 13 промежуточной частоты, низкочастотный анализатор 14 спектра, аттенюаторы 15, 17 и 20. фазовращатели 16, 18 и 21, генератор 19 промежуточной частоты и высокочастотные анализаторы 22 и 23 (ВЧА) спектра. Колебания СВЧ-генератора 1 при прохождении их через ИУ 3 модулируются по амплитуде и фазе его низкочастотными шумами. Спектральная составляющая несущей частоты в компенсаторе 4 подавляется на 30-40 дБ.

Подавление несущей равнозначно увеличению измеряемых шумов на 30-40 дБ, При индексе модуляции модулятора б, равном 2,406, несущая полностью riopaaasrevca, что наблюдается на ВЧА

22, В сумматоре 8 несущая восстанавливается с поворотом фазы на 90 относительно ее первоначального значения. После детектирования и усиления в компенсаторе 12 выделенные детектором 10 колебания несущей промежуточной частоты подавляются на 6070 дБ. В результате мощность составляющих спектра, обусловленных шумами ИУ 3, увеличивается на 60-70 дБ по отношению к мощности несущей. Анализатор 14 осуществляет анализ. 1 ил.

129

Изобретение относится к технике измерения на СВЧ и может использовать ся при измерении шумовых составляющих спектров колебаний приборов СВЧ вблизи несущей, Цель изобретения — повышение чувствительности и точности при измерении спектра фазовых шумов СВЧ-усилителя вблизи несущей частоты., На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя спектра фазовых шумов СВЧ-усилителя.

Измеритель содержит СВЧ-генератор

1, двойной направленный ответвитель

2, исследуемый СВЧ-усилитель 3, компенсатор 4. несущей СВЧ, СВЧ-усилитель 5„ модулятор 6 фазы, первый направленный ответвитель 7, сумматор

8 мощности, второй направленный ответвитель 9, детектор 10, предварительный усилитель 11 промежуточной частоты (ПУПЧ), компенсатор 12 несущей промежуточной частоты, усилитель !

3 промежуточной частоты (УПЧ), анализатор 14 спектра промежуточной частоты, первый аттенюатор 15 и первый фазовращатель 16, третий аттенюатор

17 и третий фазовращатель 18, генератор !9 промежуточной частоты (кварцевый), второй аттенюатор 20, второй фаэовращатель 21, высокочастотный анализатор 22 спектра, дополнительный высокочастотный анализатор 23 спектра.

Измеритель спектра фазовых шумов

СВЧ-усилителя работает следующим образом, Колебания СВЧ-генератора при прохождении их через исследуемый

СВЧ-усилитель 3 модулируются по амплитуде и фазе его низкочастотными шумами. Составляющая спектра несущей частоты в компенсаторе 4 подавляется на 30-40 дБ интерференционным способом колебаниями, ответвленными от СВЧ-генератора 1, регулировкой амплитудых этих колебаний аттенюатором 15 и поворотом их фазы на 180 фаэовращателем 16. Это подавление наблюдается на экране высокочастотного анализатора 22 спектра при выключенном генераторе 19 промежуточной частоты. При таком подавлении несущей отношения мощностей боковых составляющих спектра СВЧ-колебаний, обусловленных фазовыми шумами иссле" дуемого СВЧ-усилителя 3, к мощности несущей оказываются увеличенными на

30-40 дБ. Вспомогательный малошумя8695 2 щий СВЧ-усилитель 5 служит для увеличения уровней всех составляющих спектра подводимых к нему колебаний„ в том числе и несущей, подав- . ленной на 30-40 дБ. Эти колебания модулируются по фазе модулятором б с индексом модуляции, равным 2,405.

Иодулирующее напряжение подводится от генератора 19 высокостабильных

1!6 колебаний промежуточной частоты, После увеличения в компенсаторе 4 измеряемых шумов на 30-40 дБ их уровни оказываются значительно большими фазовых шумов модулятора 6 и поэтому последними можно пренебречь, I

При модуляции фазы СВЧ-колебаний с индексом, равным 2,405„ несущая на выходе модулятора б полностью подавляется, что наблюдается высокочастотным СВЧ-анализатором 22 спектра, Каждая иэ дискретных боковых составляющих спектра колебаний на выходе модулятора 6 фазы является квазигармоническим колебанием, флуктуации фазы которого обусловлены фазовыми шумами СВЧ-генератора 1 и исследуемого СВЧ-усилителя 3.

В сумматоре 8 не"ущая восстанаво ливается с поворотом фазы на 90 относительно ее первоначального значения„ Колебания для восстановления несущей подводятся к сумматору 8 от

СВЧ-генератора через аттенюатор

17 и фазовращатель 18, Восстанов35 ленная несущая также является кваэигармоническим колебанием, флуктуации фазы которого обусловлены только фазовыми шумами СВЧ-генератора 1.

Восстановление несущей на.блюдается

40 дополнительным высокочастотным анализатором 23 спектра. При таком соотношении фаз между несущей и боковыми составляющими спектра колебаний, подводимых к детектору 10 он оказывается фазовым, В результате фазового детектирования СВЧ-колебаний, подвоцимых к детектору 10, на его выходе появляются кваэигармонические колебания промежуточной

50 частоты, частота несущей которых равна частоте генератора 19. Эти кваэигармонические колебания выделяются и усиливаются по амплитуде

ПУПЧ !l. Флуктуации фазы этих ко55 лебаний обусловлены только флуктуациями фазы исследуемого СВЧ-усилителя 3. Флуктуациями фазы колебаний генератора 19 пренебрегается вследствие их малости по сравнению

1298

695 с усиленными на 30-40 дБ фазовыми . шумами исследуемого СВЧ-усилителя

3, В компенсаторе 12 колебания несущей промежуточной частоты подавляются на 60-70 дБ интерференционным способом колебаниями от генератора 19, подводимыми к второму входу компенсатора 12 через аттенюатор 20 и фазовращатель 21, Подавление несущей наблюдается анализатором 14 спектра. Это подавлечие несущей приводит к дополнительному увеличению на 60-70 дБ отношений мощностей боковых составляющих спектра, обусловленных фазовыми шумами исследуемого 15

СВЧ-усилителя 3, к мощности несущей.

Колебания с выхода компенсатора

12 усиливаются УПЧ 13 и анализируются по спектру анализатором 14 спектра, 20

При общем подавлении несущей на

90-110 дБ анализатором 14 спектра с динамическим диапазоном 50-70 дБ обеспечивается воэможность непосредственного измерения уровней боковых 25 составляющих спектра вблизи несущей, обусловленных фазовыми шумами исследуемого СВЧ-усилителя 3, если уровни этих составляющих не меньше вели. чин порядка минус 150-170 дБ/Гц от- 30 носительно мощности несущей.

Построение измерителя по такой схеме позволяет увеличить предельную чувствительность измерения, обеспечивает возможность непосредственного измерения этих составляющих спектра СВЧ-колебаний на расстбяниях от несущей порядка 10 Гц при полосе анализа промышленного анализатора спектра колебаний промежуточной 4п частоты 3 Гц, позволяет проводить непосредственное измерение боковых составляющих спектра колебаний, обусловленных фазовыми шумами СВЧ-усилителя, если мощность СВЧ-колебаний 45 на выходе усилителя имеет величину порядка долей — единиц микроватта, характерную для малошумящих входных

СВЧ-усилителей.

Предлагаемое устройство позволяет проводить измерение фазовых шумов, вносимых в СВЧ-колебания любым четырехполюсником, например амплитудным ограничителем, аттенюатором и др. 55

Формула изобретения

Измеритель спектра фазовых шумов

СВЧ-усилителя, содержащий СВЧ-генера4 тор, последовательно соединенные первый аттенюатор и первый фазовращатель, последовательно соединенные первый направленный ответвитель и высокочастотный анализатор спектра, второй направленный ответвитель, усилитель промежуточной частоты, анализатор спектра промежуточной частоты, последовательно соединенные генератор промежуточной частоты, выход которого соединен с управляющим входом модулятора фазы, второй аттенюатор, и второй фазовращатель,, и детектор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности при измерении спектра фазовых шумов СВЧ-усилителя вблизи несущей частоты, введены двойной направленный ответвитель, вход которого соединен с выходом СВЧ-генератора, а первый выход является выходом для подсоединения входа исследуемого СВЧ-усилителя, второй выход соединен с входом первого аттенюатора, а к третьему подсоединены последовательно соединенные третий аттенюатор, третий фазовращатель и сумматор мощности, включенный между вторым выходом первого направленного ответвителя и входом второго направленного ответвителя, последовательно соединенные компенсатор несущей СВЧ, первый вход которого является входом для подключения выхода исследуемого СВЧ-усилителя, а второй вход подсоединен к выходу первого фаэовращателя, и СВЧ-усилитель, вход которого подключен к выходу компенсатора несущей СВЧ, а выход соединен с .входом модулятора фазы, выход которого соединен с входом первого направленного ответвителя, дополнитель-. ный высокочастотный анализатор спектра, подключенный к выходу второго направленного ответвителя, последовательно соединенные предварительный усилитель промежуточной частоты и . компенсатор несущей промежуточной частоты, выход которого подключен к входу усилителя промежуточной частоты, а второй вход соединен с выходом второго фазовращателя, при этом выход усилителя промежуточной частоты подключен к входу анализатора спектра. промежуточной частоты, вход детектора соединен с выходом второго направленного ответвителя, а выход — с входом предварительного усилителя промежуточной частоты.