Устройство для селективного по частоте измерения пикового значения мощности свч-сигнала

 

Изобретение относится к измерительной технике СЕЧ. Цель изобретения - повьшение точности измерения. Устр-во содержит ферритовый преобразователь (ФП) 1, электромагнит 2, модулятор 3, фильтр 4 нижних , блок обработки (ВО) 5 преобразованВнешнее 8меш- c jemffoeycm- f о упр. ройстдо Pf (/етройстда

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 G 01R 21 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCXOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО ПО

ЧАСТОТЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПИКОВОГО ЗНАЧЕНИЯ

МОДНОСТИ СВЧ-СИГНАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике СВЧ. Цель изобретения — повышение точности измерения.

Устр-во содержит ферритовый преобразователь (ФП) 1, электромагнит 2, модулятор 3, фильтр 4 нижних частот, блок обработки (БО) 5 преобразованI (21) 4054277/24-09 (22) 09.04.86 (46) 30.11.87. Бюл. 1(44 (72) Т.А. Курмаева (53) 62 1.317.37(088,8) (56) Билько М.И. и др. — Измерения мощности на СВЧ.-М.: Сов. радио, 1976, с,. 77-78.

Авторское свидетельство СССР

У 1004904, кл. G 01 R 21/06, 1980.

8H84UY УМ

Ребст5о ру Чсп рсбсшla юг. 1

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1355938 ного сигнала, блок перестройки 10 магнитной системы, калибратор 11, согласованную нагрузку 12 блок стабилизации (БС) 13 поля, блок сопряжения 14 и блок преобразования 15 частоты. В процессе измерения ФП 1 работает в режиме гармонической модуляции резонансной частоты и осуществляет преобразование импульсного

СВЧ-сигнала в низкочастотный импульсный сигнал с той же огибающей, максимальное значение которого пропорционально импульсной мощности СВЧ-сигнала. Этот преобразованный сигнал

Изобретение относится к измерительной технике СВЧ -частот и может быть использовано в автоматизированных системах контроля импульсной мощ5 ности и частоты генераторов СВЧимпульсов различного назначения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема устройства для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ-сигнала на фиг. 2 — структурная эле9

15 ктрическая схема блока стабилизации поля.

Устройство для селективного rrо частоте измерения пикового значения мощности СВЧ-сигнала содержит ферри20 товый преобразователь 1, связанный с ним электромагнит 2, модулятор 3, фильтр 4 нижних частот, блок 5 обработки преобразованного сигнала, состоящий из фильтра 6 верхних частот, аттенюатора 7, усилителя 8 преобразованного сигнала и пикового детектора 9, блок 10 перестройки магнитной системы, калибратор 11, согласованную нагрузку 12 блок 13 стабилизации по30 ля, блок 14 сопряжения и блок 15 преобразования частоты, Блок 13 содержит резонансный усилитель-ограничитель 1б, фазовый компаратор 17, фазовращатель 18 и усилитель 19.

Устройство для селективного по частоте измерения пикового значения после обработки в БО 5 поступает через блок сопряжения 14 на выход устр-ва и далее на внешнее отсчетное устр-во для индикации импульсной мощности. При этом сигнальный выход

ФП 1 нагружен на согласованную нагрузку 12, благодаря чему снижается погрешность рассогласования и тем самым повышается точность измерения.

Устр-во по и. 2, ф-лы отличается выполнением БС 13, с помощью которого осуществляется точная настройка ФП 1 на частоту заполнения импульсного

СВЧ-сигнала. 1 .з.п. ф-лы, 2 ил, мощности СВЧ-сигнала работает следующим образом.

Измерительный СВЧ вЂ сигн, импульсную мощность и частоту заполнения которого требуется измерить, поступает на первый вход ферритового преобразователя 1. Ферритовый преобразователь 1 представляет собой магнитный детектор, выполненный в виде сферического ферритового резонатора, окруженного спиральной обмоткой. Магнитный детектор выполнен в линию передачи и находится в магнитном поле.

Частота настройки ферритового преббраэователя 1 зависит от напряженности этого поля.

Процесс измерения начинается при подаче на третий вход блока 14 от внешнего управляющего устройства управляющей команды, которая с блока 14 преобразуется в аналоговую форму и поступает на первый вход блока 10.

Блок 10 начинает вырабатывать пилообразный ток, поступающий на электромагнит 2, в магнитном поле которого находится магнитный детектор ферритового преобразователя 1, Магнитное поле электромагнита 2 под действием пилообразного тока изменяется, обуславливая перестройку частоты ферритового преобразователя 1.

Одновременно на второй (модулирующий) вход ферритового преобразователя 1 (на обмотку магнитного детектора) через фильтр 4, подавляющий выс1355938

4 шие гармоники частоты модуляции, подается гармонический модулирующий сигнал частотой F, формируемый модулятором 3 при этом ферритовый преЭ

Б обраэователь 1 работает в режиме гармонической модуляции резонансной частоты, При настройке ферритового преобразователя 1 на частоту заполнения импульсного СВЧ-сигнала на обмотке магнитного детектора появляется

ЭДС, наведенная колебаниями продоль— ной составляющей намагниченности сферического ферритового резонатора, величина которой пропорциональна квадрату напряженности магнитного поля

СВ I-сигнала, а спектр содержит гармоники частоты модуляции. Таким образом, ферритовый преобразователь 1 осуществляет преобразование импульс— ного СВ 1-сигнала в низкочастотный импульсный сигнал с той же огибающей, максимальное значение которого пропорционально импульсной мощности

СВЧ-сигнала. Преобразованный сигнал, 2Б выделяющийся на первом выходе ферритового преобразователя 1 (на обмотке магнитного детектора), поступает на фильтр 6 блока 5. Фильтр 6 подавляет модулирующий сигнал частотой Г и про- 30 пускает преобразованный сигнал частотой 2F. Таким образом, из спектра преобразованного сигнала выделяется вторая гармоника частоты модуляции.

Аттенюатор 7 и усилитель 8 предназначены для сопряжения динамических диапазонов ферритового преобразователя 1 и пикового детектора 9. Сигнал с выхода пикового детектора 9 через блок 14 поступает на его четвер-40 тый выход и далее на внешнее отсчетное устройство для индикации импульсной мощности.

Точная настройка ферритового преобразователя 1 на частоту заполнения 4> импульсного CB I-сигнала и.измерения частоты заполнения обусловлена тем, что в результате гармонической модуляции резонансной частоты ферритового преобразователя 1.импульсный СВЧсигнал вблизи ферромагнитного резонатора модулирован по амплитуде с частотой модулирующего сигнала F причем глубина и фаза модуляции зависят от величины и знака расстройки резонансной частоты ферритового преобразователя 1 и от частоты заполнения измеряемого СВЧ-сигнала, При этом преобразованный сигнал, выделяющийся на первом выходе ферритового преобразователя 1 (на обмотке магнитного детектора), модулирован по фазе. С второго дополнительного выхода усилителя 8 сигнал частотой 2Г поступает на первый вход блока 13 осуществляющего автоматическую подстройку частоты ферритового преобразователя 1. На второй вход блока 13 с второго выхода калибратора 11 поступает опорное напряжение частотой 2F. Калибратор

11 осуществляет удвоение поступающей на его второй вход частоты Р модулирующего сигнала с выхода модулятора

3. Блок 13 работает таким образом, что при совпадении резонансной частоты ферритового преобразователя 1 с частотой заполнения импульсного СВЧсигнала напряжение на его выходе равно нулю, При отличии частот на выходе блока 13 вырабатывается напряжение ошибки, величина и знак которой зависят от величины и знака расстройки. Напряжение ошибки поступает на второй вход блока 10, который осуществляет точную настройку резонансной частоты ферритового преобразователя 1 на частоту заполнения импульсного

СВЧ вЂ сигна путем подачи на четвертый вход ферритового преобразователя 1 (на обмотку электромагнита 2) соответствующего тока перестройки. Величина этого тока при точной настройке резонансной частоты ферритового преобразователя 1 пропорциональна частоте заполнения импульсного СВЧсигнала. Напряжение, пропорциональное току перестройки электромагнита 2, с второго выхода блока 10 поступает на блок 15, который в момент точной настройки вырабатывает напряжение, пропорциональное частоте заполнения импульсного СВЧ-сигнала. Это.напряжение через блок 14 поступает на его пятый выход и далее на внешнее отсчетное устройство для измерения частоты.

Точное соответствие выходного напряжения блока 10 частоте заполнения импульсного СВ 1-сигнала устанавливается при градуировке устройства для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ-сигнала.

При подготовке к измерениям и периодически в процессе измерения производится автоматическая коррекция коэффициента усиления блока 5, для чего по управляющей команде, посту1355938

15

25

50 пающей на третий вход блока 14 от внешнего управляющего устройства, осуществляется подключение калибратора 1 к третьему (модулирующему) входу (к обмотке магнитного детектора) ферритового преобразователя 1, при этом модулирующий, сигнал па его второй (модулирующий) вход от фильтра 4 не подается. Таким образом, на третий (модулирующий) вход ферритового преобразователя I подается сигнал калибровки, который, пройдя через обмотку магнитного детектора ферритового преобразователя 1 и через блок 5, поступает на. первый рход блока 14, где сравнивается с

Номинальным значением, полученным при градуировке, Блок 14 вырабатывает напряжение ошибки, поступающее на вход управления усилителя 8 и осуществляющее автоматическую регулировку усиления блока 5, Кроме этого, при подготовке к измерениям и периодически в процессе измерения осуществляется автоматическая установка нуля при отсутствии на первом входе ферритового преобразователя 1 импульсного СВЧ-сигнала.

При этом блок 14 осуществляет сравнение выходного напряжения пикового детектора 9 с нулевым уровнем и вырабатывает напряжение ошибки, компенсирующее выходное напряжение пикового детектора 9.

Второй (сигнальный) выход ферритового преобразователя 1 нагружен на согласованную нагрузку 12, в результате чего снижается погрешность рассогласования и тем сагп.м повышается точность измерения, В состав блока 13 входит разонансный усилитель-ограничитель 16, который позволяет поддерживать амплитуду фазомодулированного сигHBJ.а, поступающего с второго дополнительпого выхода усилителя 8, равной амплитуде опорного сигнала, поступающего с выхода калибратора 11, в результате чего снижается составляющая погрешности, обусловленная нестабильностью амплитуды фазомодулированного сигнала, Блок 13 работает следующим обра— зом.

Иодулированньгй по фазе сигнал с второго дополнительного выхода усилителя 8 1ерез резонансный усилительограничитель 16 поступает на сигнальный вход фазового компаратора 17, на опорный вход которого через фазовращатель 18 поступает сигнал с второго выхода калибратора 11. Фазовый компаратор 17 настраивается с помощью фазовращателя 18 таким образом, что в момент равенства частоты настройки ферритового преобразователя 1 частоте заполнения импульсного СВЧ-сигнала напряжение на его вьгходе равно нулю, благодаря чему обеспечивается компенсации постоянного фазового сдви. га модулированного по фазе сигнала.

При расстройке частоты знак и величина вьгходного напряжения фазового компаратора 17 зависят от знака и величины расстройки частоты. Это напряжение усиливается усилителем

19 и далее поступает в блок 14 и блок 10, который осуществляет точную настройку ферритового преобразователя 1 на частоту заполнения импульсного СВЧ--сигнала. Стабилизация амплитуды модулированного по фазе сигнала в резонансном усилителе-ограничителе 16 приводит к стабилизации параметров фазового компаратора 17 и к г овышению устойчивости и чувствительности автоматической перестройки частоты и, как следствие, к повышению точности измерения.

Ф о р м у л а и з о б р е т ения

1. Устройство для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ-сигнала, содержащее ферритовый преобразователь, связанный с ним электромагнит, первый вход ферритового преобразователя является входом устройства, второй вход через фильтр нижних частот соединен с первым вьгходом модулятора, третий вход с первым выходом калибратора, а обмотка электромагни"а соединена с первым выходом блока перестройки магнитной системы, первый выход ферритового преобразователя подключен к входу блока обработки преобразованного сигнала, состоящего из последовательно соединенных фильтра верхних частот, аттенюатора, усилителя преобразованного сигнала и пикового детектора, выход которого соединен с первым входом блока сопряжения, второй вход блока сопряжения через блок преобразования частоты соединен с вторым выходом блока перестройки магнитной системы, 1355938 му входу блока сопряжения, второй дополнительный выход модулятора подсоединен к второму дополнительному входу калибратора, а к второму выходу ферритового преобразователя подключена введенная согласрванная нагрузка.

Составитель М, Кромин

Корректор А. Зимокосов

Редактор Л. Веселовская Техред А.Кравчук

Заказ 5790/40 Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Л

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4. а третий вход является управляющим входом устройства, первый выход блока сопряжения подключен к входу управления усилителя преобразованного сигнала, второй выход — к первому входу блока перестройки магнитной системы, третий выход — первому входу калибратора, четвертый и пятый выходы являются выходами устройства, 10 а шестой выход подключен к входу модулятора, блок стабилизации поля, выход которого подсоединен к второму входу блока перестройки магнитной системы, о т л и ч а ю щ е е с я 15 тем, что, с целью повышения точности измерения, второй дополнительный выход усилителя преобразованного сигнала соединен с первым, измерительным входом блока стабилизации поля, второй дополнительный выход калибратора подключен к второму, опорному, входу блока стабилизации поля, второй дополнительный, выход последнего подключен к четвертому дополнительно- 2

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок стабилизации поля содержит резонансный усилитель-ограничитель, вход которого является первым, измерительным, входом блока, фаэовращатель, вход которого является вторым, опорным, входом блока, фазовый компаратор, к сигнальному и опорному входам которого подсоединены соответственно выход разонансного усилителя-ограничителя и выход фазовращателя, и усилитель, первый выход которого является первым выходом блока, второй выход— вторым выходом блока, а вход подключен к выходу фазового компаратора.