Измеритель фазовых шумов

 

Использование: в радиоизмерительной технике для измерения фазовых шумов усилителей и генераторов СВЧ. Цель изобретения - упрощение конструкции. Сущность изобретения: измеритель содержит генератор 1, делитель 2 мощности, фазовый детектор 3, направленный разветвитель 4. Достижение цели осуществляется за счет в ведения регулируемой неоднородности 5. включенной между вторым выходом разветвите л я 4 и согласованной нагрузкой 6.1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s 6 01 R 23/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4799725/09 (22) 05.03.90 .(46) 23.09.92. Бюл, N 35 (71) Научно-производственное объединение

"Исток" (72) В.В.Чернов (56) Авторское свидетельство СССР

O 1307372, кл. G 01 R 23/16, 1987. !

ЕЕЕ Trans, on Microwave Theory and

Techn. VoI. MTT-1 6, РЬ 9, 1968, рр. 761-766, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ ШУМОВ,, SU ÄÄ 1763996 А1 (57) Использование: в радиоизмерительной технике для измерения фазовых шумов усилителей и генераторов СВЧ, Цель изобретения — упрощение конструкции. Сущность изобретения: измеритель содержит генератор 1, делитель 2 мощности, фазовый детектор 3, направленный разветвитель 4.

Достижение цели осуществляется за счет введения регулируемой неоднородностй 5, включенной между вторым выходом разветвителя 4 и согласованной нагрузкой 6. 1 ил.

1763996

25

35

50

Ф

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения фазовых шумов усилителей и генераторов СВЧ-диапазона.

Известен измеритель фазовых шумов, представляющий собой супергетеродинный измеритель с компенсатором несущей.

Известный измеритель имеет сложную конструкцию, что ограничивает возможность его применения.

Другой известный измеритель фазовых шумов, который является прототипом заявленного устройства,, содержит последовательно соединенные генератор и делитель мощности, первый выход которого является выходом для подсоединения входа исследуемого четырехполюсника, направленный ответвитель, вход которого является входом для подсоединения выхода исследуемого четы рехполюсника, согласованную нагрузку, подсоединенную к выходу направленного ответвителя, фазовый детектор, первый вход которого соединен с ориентированным на падающую волну выходом вторичного канала направленного ответвителя через последовательно соединенные регулируемый фазовращатель и первый регулируемый аттенюатор, а второй — с вторым выходом делителя мощности через второй регулируемый аттeнюaтоp, при этом выход фазового детектора является выходом измерителя.

Недостатком данного измерителя является необходимость использования как минимум двух регулируемых устройств для регулировки фазы и ослабления сигнала— фазовращателя и аттенюатора, что усложняет конструкцию измерителя.

Целью изобретения является упрощение конструкции измерителя. Эта .цель достигается тем, что в измерителе фазовых шумов, содержащем последовательно соединенные генератор и делитель мощности, первый выход которого является выходом для подсоединения входа исследуемого четырехполюсника, направленный ответвитель, вход которого является входом для подсоединения выхода исследуемого четырехполюсника, а также фазовый детектор и согласованную нагрузку, новым является то, что в измеритель введена регулируемая неоднородность, включенная между выходом первичного канала направленного ответвителя и согласованной нагрузкой, а ориентированный на отраженную волну выход вторичного канала направленного ответвителя и второй выход -делителя мощности соединены с входами фазового детектора, При этом регулируемая неоднородность может быть выполнена в аиде отрезка линии передачи, в которую установлен емкостный штырь с возмо>кностью перемещения его по горизонтали вдоль линии передачи и по вертикали, Введение в измеритель фазовых шумов регулируемой неоднородности позволило существенно упростить конструкцию измерителя, исключив из нее регулируемый фазовращатель и регулируемый аттенюатор.

При этом введенная в измеритель регулируемая неоднородность обеспечивает регулировку фазы и мощности сигнала на одном из входов фазового детектора.

На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя фазовых шумов.

Измеритель фазовых шумов содержит генератор 1, соединенный со входом делителя мощности 2, второй выход которого соединен со вторым входом фазового детектора 3, при этом первый вход фазового детектора 3 соединен с ориентированным на отраженную волну выходом вторичного канала направленного ответвителя 4, выход которого через регулируемую неоднородность 5 соединен с согласованной нагрузкой 6, причем исследуемый четырехполюсник 7 включен между первым выходом делителя мощности 2 и входом направленного ответвителя 4, Измеритель фазовых шумов работает следующим образом.

Мощность сигнала от генератора 1 через делитель мощности 2 поступает на второй вход фазового детектора 3 и через исследуемый четырехполюсник 7 на вход направленного ответвителя 4.

При хорошей направленности направленного ответвителя 4 поступающая на его вход мощность через регулируемую неоднородность 5 поступает в согласованную нагрузку 6, но не проходит на выход вторичного канала направленного ответвителя 4 (который ориентирован на отраженную волну). При этом в выходное плечо . вторичного канала направленного ответвителя 4 ответвляется часть мощности, отраженная от емкостного штыря регулируемой неоднородности 5, которая поступает на первый вход фазового детектора 3.

Модуль и фаза сигнала на первом входе фазового детектора 3 зависят от положения емкостного штыря регулируемой неоднородности 5. При этом перемещением емкостного штыря вдоль линии передачи обеспечивается изменение фазы сигнала на первом входе фазового детектора 3. а перемещением емкостного штыря bio вертикали

1763996

20

30

50 (при изменении глубины погружения штыря в линию передачи) обеспечивается изменение модуля сигнала.

При хорошей направленности направленного ответвителя 4 (более 20 дБ) и малом

KCB согласованной нагрузки 6 (менее 1,11,15) диапазон регулировки уровня мощности сигнала составляет 12-14 дБ, что достаточно для проведения большинства измерений. В этом случае мощность сигнала на первом входе фазового детектора 3, обусловленная отражением от емкостного штыря регулируемой неоднородности 5 Goлее, чем на 5-6 дБ превышает уровень мощности сигнала, обусловленный непосредственным прохождением сигнала со входа направленного ответвителя 4 на выход вторичного канала (за счет неидеальной направленности) и отражением мощности сигнала от согласованной нагрузки

При проведении измерений изменением величины мощности генератора 1 уста.навливается необходимый уровень мощности на втором входе фазового детектора 3, а изменением модуля, отраженного от емкостного штыря, регулируемой неоднородности 5 устанавливается необходимый уровень мощности на первом входе фазового детектора (отношение мощностей на входах фазового детектора должно быть порядка 10 дБ). Далее изменением фазы отраженного от емкостного штыря сигнала устанавливается фазовый сдвиг 90 между сигналами на входах фазового детектора 3..что необходимо для достижения максимальной чувствительности фазового детектора.

При прохождении сигнала через исследуемый четырехполюсник (например через

СВЧ-усилитель) на сигнал накладываются фазовые шумы усилителя (представляющие собой флуктуации фазы комплексного коэффициента передачи усилителя), которые детектируются фаэовым детектором 3, вследствие чего переменное напряжение на выходе фазового детектора пропорционально этим 4 азовым шумам. Для измерения напряжения на выходе фазового детекгора может быть использован анализатор спектра или другой регистрирующий и рибор.

Предложенный измеритель может быть использован для измерения фазовых шумов генератора (флуктуаций частоты сигнала).

Для этого вместо исследуемого четырехполюсника 7 подключается линия задержки или резонатор, настраиваемый на частоту сигнала генератора, Вследствие высокой крутизны фазочастотной характеристики линий задержки и резонаторов флуктуации частоты преобразуются во флуктуации фазы, в результате чего обеспечивается детектирование флуктуаций частоты сигнала при помощи фазового детектора.

Для калибровки измерителя может быть использован фазовый микромодулятор. обеспечивающий низкий уровень модуляции, При измерении фазовых шумов четырехполюсников микромодулятор подключается последовательно с исследуемым четырехполюсником, При измерении фазовых шумов генераторов микромодулятор подключается между исследуемым генератором и входом делителя мощности 2.

При проведении измерений вместо согласованной нагрузки 6 к выходу регулируемой неоднородности 5 могут быть подключены измеритель мощности или анализатор спектра (имеющие КСВ входа, близкие к 1), по показаниям которых осуществляется настройка и контроль работы измерителя фазовых шумов; отсчет отраженной оТ емкостного штыря регулируемой неоднородности 5 мощности сигнала, контроль величины и стабильности мощности сигнала, настройка резонатора на частоту сигнала, настройка микромодулятора и другие функции..

При использовании предложенного измерителя исследуемый четырехполюсник 7 может быть подключен не только между первым выходом делителя мощности 2 и входом направленного ответвителя 4, но и ме>кду вторым выходом делителя мощности

2 и вторым входом фазового детектора, а также между выходом вторичного канала направленного ответвителя 4 и первым вхо- . дом фазового детектора 3. При этом принцип работы измерителя не изменяется. Но подключение исследуемого четырехполюсника между первым выходом делителя мощности 2 и входом направленного ответвителя 4 является наиболее предпочтительным, т.к, при этом легко обеспечивается контроль стабильности выходной мощности испытуемого четырехполюсника в случае использования в качестве согласованной нагрузки 6 измерителя мощности, что поло>кительно сказывается при настройке испытуемого четырехполюсника (например усилителя) на минимум его фазовых шумов. При такой настройке может изменяться коэффициент передачи четырехполюсника. При этом изменение мощности на выходе четырехполюсника компенсируется изменением глубины погружения емкостного штыря регулируемой неоднородности 5 и не изменяет режима работы фазового детектора.

Вместо направленного ответвителя-4за предложенном измерителе фазовых шумов

1763996

Составитель B.×åðíoa

Техред М,Моргентал

Корректор П.Гереши

Редактор О.Стенина

Заказ 3455 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 может быть использован Y-циркулятор. При этом мощность сигнала с выхода исследуемого четырехполюсника 7 поступает в первое плечо Y-циркулятора, проходит aего второе плечо и через регулируемую неоднородность 5 поступает в согласованную на грузку 6. При этом часть мощности, поступающей на вход регулируемой неоднородности 5,ртражается от емкостного штыря и через третье плечо У-циркулятора поступает на первый вход фазового детектора 3. Принцип работы измерителя при этом аналогичен описанному выше..

Формула изобретения

Измеритель фазовых шумов, содержащий последовательно соединенные генератор и делитель мощности, первый выход которого является выходом для подсоединения входа исследуемого четырехполюсника, направленный разветвитель. вход которого

5 является входом для подсоединения выхода исследуемОго четырехполюсника, а также фазовый детектор и согласованную нагрузку, отличающийся тем, что. с целью упрощения конструкции, введена регулиру10 емая неоднородность, включенная между первым выходом направленного разветвителя и согласованной нагрузкой. а ориентированный на отраженную волну второй выход направленного разветвителя и вто15 рой выход делителя мощности соединены с входами фазового детектора.