Устройство для селективного по частоте измерения пикового значения мощности свч

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений. Устройство содержит ферритовый преобразователь 1 с электромагнитом 2, фильтр 3 нижних частот, модулятор 4, калибратор 5, блок 6 перестройки магнитной системы, блок 7 обработки преобразованного сигнала, состоящий из фильтра 8 верхних частот, аттенюатора 9, усилителя 10 преобразованного сигнала и пикового детектора 11, блок 12 сопряжения, блок 13 преобразования частоты, согласованную нагрузку 14, частотный модулятор 16 и фазовращатель 17. Для селективного по частоте выделения пикового значения мощности СВЧ-сигнала в устройстве модулируются не только внешнее постоянное магнитное поле преобразователя 1, но одновременно по тому же закону и частоты СВЧ-колебания, поступающие на модулятор 16. Цель достигается путем использования единой частотной бигармонической модуляции взаимодействующих сигналов, обеспечивающей временную "привязку" сигналов, т.е. позволяющей достичь состояния ферромагнитного резонанса, а именно состояния устойчивой настройки устройства на определенную частоту, без применения систем автоматической подстройки частоты. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 В 21/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ и

Е д (21) 4246086/24-09 (22) 19.05.87 (46) 07.05,89. Вюл. )) - 17 (72) Т.А.Курмаева (53) 621.3)7.37 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1t )004904, кл. Г 01 R 21 /06, 1980, Авторское свидетельство ГГГР

Ф 1355938, кл . Л 01 R 21 /06, 1 986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО ПО

ЧАСТОТЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПИКОВОГО ЗНАЧЕНИЯ

МОЩНОСТИ СВЧ (57) Изобретение относится к иэмерительнбй технике. Цель изобретения— повьппение точности и быстродействия измерений, Устр-во содержит ферритовый преобразователь 1 с злектромаг— нитом 2, фильтр 3 нижних частот, модулятор 4, калибратор 5, блок 6 перестройки магнитной системы, блок 7 обработки преобразованного сигнала, состоящий из фильтра 8 верхних часÄÄSUÄÄ 1478141 д1 тот, аттенюатора 9, усилителя IO ггреобразованного сигнала и пикового детектора 11, блок 1 2 сопряжения, блок

l3 преобразования частоты, согласованную нагрузку 14, частотный модулятор 16 и фаэовращатель )7. Для селективного по частоте выделения пикового значения мощности СВЧ-сигнала в устр-ве модулируются не только внешнее постоянное магнитное поле преобразователя I но одновременно по тому же закону и частоты СВЧ-колебания, поступающие на модулятор 16.

Цель достигается путем использования единой частотной бигармонической модуляции взаимодействующих сигналов, обеспечивающей временную "привязку" сигналов, т.е. позволяющей достичь состояния ферромагнитного резонанса, а именно состояния устойчивой настройки устр-ва на определенную частоту, без применения систем автоматической подстройки частоты. 1 ил.,1478141

Изобретение относится к измерительной технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано в автоматизированных системах контроля пиковой мощности и частоты генераторов СВЧ различного назначения.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений. 10

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ.

Устройство для селективного по 15 частоте измерения пикового значения мощности СВЧ содержит ферритовый преобразователь 1 с электромагнитом 2, фильтр 3 нижних ч ас тот, модулятор 4, 20 калибратор 5, блок 6 перестройки магнитной системы, блок 7 обработки преобразованного сигнала, состоящий из последовательно соединенных фильтра 8 верхних частот, аттенюатора 9, усилителя 10 преобразованного сигнала и пикового детектора 113 блок 12 сопряжения, блок 1.3 преобразования частоты, согласованную нагрузку 14, входную линию 15, частотный модулятор 16, фазовращатель 17, вход 18 для связи с внешним управляющим блоком, выход 19 для связи с внешним отсчетным блоком и выход 20 для внешней синхронизации.

Устройство для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ работает следующим образом.

По команде от внешнего управляю- 40 щего устройства (вход 18), подаваемой в блок 12, формируется аналогоговый сигнал (управляющее напряжение

), поступающий в блок 6, При этом на выходе блока б вырабатывается со- 45 ответствующее значение стабильного тока. Значение тока перестройки при ферромагнитном резонансе пропорционально частоте преобразуемого СВЧ— сигнала. Это обстоятельство позволяет реализовать измерение частоты преобразуемого СВЧ-сигнала, Ток, поступая в электромагнит 2 ферритового преобразователя l,настраивает поспедний на определенную

1 частоту, Регулировка частоты настройки осуществляется либо по определенной программе (в автоматическом режиме), либо формированием отдельных управляющих команд, определяемых строго фиксированную установку частоты (в ручном режиме). Контроль установившегося значения частоты настройки осуществляется индицированием сигнала с выхода блока 13, на вход которого подается частотно-информативный сигнал с блока 6.

Преобразованный сигнал на удвоенной частоте модуляции 2F,пропорциональный мощности СВЧ-сигнала, поступает из ферритового преобразователя l в блок 7, где усиливается, детектируется и через блок l 2 поступает на внешнее отсчетное устройство (выход 19) или в систему сбора и обработки данных автоматизированного комплекса.

Дпя преобразования мощности СВЧсигналов ферритовый преобразователь

1 может использоваться в режиме гармонической модуляции резонансной частоты ферритового резонатора или частоты СВЧ-сигнала — режиме кроссумножения.

В том и другом случае достижение ферромагнитного резонанса в автоматическом режиме возможно только с помощью специальной системы автоматической подстройки частоты, осуществляющей захват и удержание исследуемого сигнала СВЧ.

Отличительной особенностью устройства для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ-сигнала. является то, что для селективного по частоте выделения пикового значения мощности СВЧ-сигнала в нем модулируется не только внешнее постоянное магнитное поле ферритового преобразователя 1, но одновременно по тому же закону посредством частотного модулятора 16 модулируются частоты СВЧ-колебания, поступающего на входную линию 15.

Единая частотная бигармоническая модуляция взаимодействующих сигналов позволяет достичь состояния ферромагнитного резонанса, т.е. состояния устойчивой настройки устройства на определенную частоту, беэ применения систем автоматической подстройки частоты.

Другими словами, при любом значении внешнего постоянного поля Н о> а значит и частоты И; = H ; ферритового резонатора, входящего в сос1478) 41

В подготовительных режимах (режимы установки "0" и коэффициента усиления измерительного тракта) сигналы ошибок подаются с блока 12 на усилитель 1О и на пиковый детектор

11 по соответствующим цепям.

Сигнал, осуществляющий внутреннюю синхронизацию, вырабатывается в бло55 тав ферритового преобразователя 1, возможен ферромагнитный резонанс, если на вход ферритового преобразователя 1 поступает СВЧ-сигнал той же

5 частоты я;, частотно-модулированный по тому же закону, что и собственная частота ферритового резонатора.

Начальная фаза СВЧ-колебания 8 может быть произвольной, так как фер- !р ритовый резонатор, находящийся под действием внешнего постоянного магнитного поля Н ., может рассматриваться как когерентный источник колебаний. В силу этого, при эксплуата- !5 ции ферритового преобразователя 1 в рабочем режиме, ферромагнитный резонанс возникает при взаимодействии промодулированного по частоте колебания исследуемого СВЧ-сигнала и однофаэного с ним колебания ферритового резонатора. Постоянный "набег" фаз в цепи формирования модулирующего колебания компенсируется с помощью фазовращателя 17. 25

Источником модулирующего колебания является модулятор 4. Сигнал от него поступает через фильтр 3 на частотный модулятор .16, осуществляющий модуляцию СВЧ-сигналов, и на ферри- 30 товый преобразователь 1.

С выхода калибратора 5 сигнал частотой 2F поступает на ферритовый преобразователь ) и используется при калибровке. 35

Второй выход ферритового преобразователя ) нагружается на согласов ан ную наг р уз ку ) 4, С командой, поступающей от внешнеГо управляющего устройства (вход 40

18) на блок 12, на входах управляющих игналов последнего формируются команды, которые поступают на модулятор 4 и аттенюатор 9 и позволяют реализовать все режимы работы. В ча- 45 стности, режим контроля модулятора

4, блока 6 и усилителя 10 реализуется коммутацией аналоговых сигналов, поступающих с них на блок 12 и на внешний выход последнего. 50

1 ке 12 и поступает на пиковый детектор 11.

4 ерритовый преобразователь 1 предназначен для первичного частотноизбирательного преобразования мощности и частоты СВЧ-сигналов, поступающих на входную линию 15 в радиосигналы с той же огибающей. Причем, из спектра сигнала на выходе ферритового преобразователя 1, связывающем с блоком 7, используется составляющая с частотой 27, амплитуда которой пропорциональна пиковой мощности

СВЧ-сигнала.

Для обеспечения работы ферритового преобразователя 1 на него подается: напряжение модуляции частотой F от модулятора 4 через фильтр 3; ток перестройки от блока 6; исследуемый

СВЧ-сигнал, предварительно промодулированный частотным модулятором 16 напряжение калибровки частотой 2F от калибратора 5 (в режиме калибровки).

Основой ферритового преобразователя 1 является отрезок симметричной полосковой линии передачи с помещенным внутри него магнитным детектором — ферритовым резонатором сферической формы, окруженным спиральной катушкой из микропровода — и находящимися в поле внешнего электромагнита 2. С помощью последнего осуществляется настройка ферритового резонатора на частоту ферромагнитного резонатора, при котором и проводится преобразование электромагнитных колебаний.

При настройке ферритового преобразователя 1 внешним полем на частоту СВЧ-сигнала переменное напряжение на катушке магнитного детектора приводит к появлению нутационных колебаний вектора намагниченности ферритового резонатора и, как следствие, наведенной ЭДС, Одновременно в области магнитного детектора присутствуют нутационные колебания продольной составляющей магнитного потока исследуемого СВЧ-сигнала, созданные посредством частотного модулятора 16.

Синфазность нутационных колебаний взаимодействующих вторичных полей и обеспечивает ферромагнитный резонанс.

Величина наведенной ЭДС, спектр которой содержит гармонически частоты модуляции F, пропорциональна

1478141 квадрату напряженности магнитного поля СВЧ или мощности СВЧ-сигнала.

Последний сигнал в виде радиоимпульсов с несущей частотой 2F и амплитудой, пропорциональной мощности СВЧколебаний, проходит через фильтр 8, задерживающий мощный сигнал с модулятора 4 на частоте F и поступает на вход усилителя,10. 10

В режиме калибровки напряжение калибровки подается от блока 5 на магнитный детектор ферритового преобразователя l При этом модулирующий сигнал частотой F от блока 4 не пода- 15 ется. Далее калибрационный сигнал с магнитного детектора поступает в блок 7.

Блок 12 предназначен для преобразования команд управления, подавае- 20 мых 10-разрядным двоичным параллельным кодом (ДПК ) на вход 1 8 с в нешнего управляющего устройства в аналоговые команды, обеспечивающие: выбор режима работы, установку частоты настройки, подключение на контроль функциональных узлов.

Блок l 2 также предназначен для автоматической подстройки нуля на выход блока 11 и коэффициента усиле-. З0 ния измерительного канала, Положительный эффект от использования устройства для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ вЂ” сигнала заключается в повьппении точности измерения частоты и обеспечении устойчивости настройки на СВЧ-сигнал: за счет применения бигармонической модуляции взаимодействующих сиг- 40 налов, обеспечивающей временную

It It прив я э к у сиг нал ов и и сключ ающ ей использование малостабильной системы автоматической подстройки частоты, за счет увеличения чувс твительнос- 41t ти "захвата" СВЧ-сигнала.

Эффект от исп оль зов ания из обретения заключается также в повышении

Устройство для селективного по частоте измерения пикового значения мощности СВЧ, содержащее ферритовый преобразователь, связанный с ним электромагнит, первый вход ферритового преобразователя соединен через фильтр нижних частот с выходом модулятора, второй вход — с выходом калибратора, обмотка электромагнита соединена с первым выходом блока перестройки магнитной системы, первый выход ферритового преобразователя соединен с входом блока обработки преобразованного сигнала, состоящего иэ последовательно соединенных фильтра верхних частот, аттенюатора, усилителя преобразованного сигнала и пикового детектора, выход которого соединен с первым входом блока сопря-. жения, второй вход которого через блок преобразования частоты соединен с вторым выходом блока перестройки магнитной системы, третий вход блока сопряжения является входом для подключения внешнего управляющего блока, первый выход блока сопряжения подключен к входу управления усилителя преобразованного сигнала, второй выход — к входу блока перестройки магнитной системы, третий и четвертый выходы — к входам управления модулятора и калибратора соответственно, пятый и шестой выходы — к внешнему отсчетному блоку, второй выход ферритового преобразователя соединен с согласованной нагрузкой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности и быстродействия измерений, третий вход ферритового преобразователя соединен с выходом введенного частотного модулятора, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с выходом фильтра нижних частот через введенный фазовращатель, седьмой дополнительный выход блока сопряжения соединен с управляющим входом пикового детектора. точности измерения пикового значения мощности СВЧ-сигнала за счет увели- б0 чения коэффицента преобразования ферритового преобразователя l; в повьппении быстродействия процесса измерения за счет временной "привязки 1 взаимодействующих сигналов и эа счет высокой разрешающей способности пикового детектора 11; в расширении нижней части динамического диапазона эа счет увеличения коэффициента преобразования ферритового преобразователя I и за счет увеличения чувствительности захвата сигнала в автоматическом режиме; и упрощении конструкции за счет исключения из него системы автоматической подстройки частоты.

> о р м у л а и з о б р е т е н и я