Способ определения амплитудно-фазовой погрешности программно-управляемых аттенюаторов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области фазовых измерений и может быть использовано преимущественно при аттестации аттенюаторов как обычных, так и программно управляемых. .Сущность изобретения заключается в том, что на вход аттенюатора подают испытательный сигнал, последовательно изменяют ослабление аттенюатора от 0 до М дБ, перенося частоту выходного сигнала аттенюатора на низкую частоту, частоту fncn испытательного сигнала устанавливают равной 0,1 от верхнего диапазона частоты работы аттенюатора, измеряют при последовательном изменении в указанном диапазоне ослабления аттенюатора погрешность преобразованного сигнала, а амплитудно-фазовую погрешность AI/Э на ступень ослабления определяют по .л„ (А( Думин) fpa6 формуле р.р - ----- -- - - , ... . -,- Тисп. где - максимальное значение погрешности; - минимальное значение погрешности; трзб - рабочая частота аттенюатора; fWn - частота испытательного сигнала; п - число ступеней ослабления. Устройство для реализации способа содержит генераторы 1 и 12 высокой частоты, блок 2 фазовой автоподстройки частоты, два СВЧ- смесителя 3 и 4, цифровой вольтметр 5. кварцевый генератор 6, СВЧ измерительную головку 7 с выводами для подключения программно управляемого аттенюатора 8, фильтр 9, усилитель 10, вычислитель 11, два делителя 13 и 14 частоты и фазометр 15, 2 с.п. ф-лы, 3 ил. Х| 00 Os fc сх

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСKNX

РЕСПУБЛИК (si) G 01 R 25/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4832652/21 (22) 30.05.90 (46) 07.01.93. Бюл. N. 1 (71) Научно-производствейное объединение "Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии им.

Д, И,Менделеева

{72) С.A.Кравченко, Н.П.Сухоставцев и

И..X.LUoxop (56) Авторское свидетельство СССР

N 1437796, кл. G 01 R 25/00, 1987.

Галахова О.П. Основы фазометрии. Л.:

Энергия, 1976, с. 205-211. (54) СПОСОБ ОПРЕЙТЕ/(ЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ФА3ОВОЙ ПОГРЕШНОСТИ ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫХ АТТЕНЮАТОРОВ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области фазовых измерений и может быть использовано преимущественно при аттестации аттенюаторов как обычных, так и программно управляемых. Сущность изобретения заключается в том, что на вход аттенюатора подают испытательный сигнал, последовательно изменяют ослабление а1тенюатора от 0 до М дБ. перенося частоту выходного

Изобретение относится к области электро- и радиотехнических измерений и может быть применено для аттестации аттенюаторов, входящих в калибраторы и эталоны фа- зы, по параметру амплитудно-фазовой погрешности, причем кэк обычных, так и программно управляемых эттенюаторов.

/,. Ы 1786448 А1 сигнала аттенюатора нэ низкую частоту, частоту 1исп испытательного сигнала устанавливают равной 0,1 от верхнего диапазона частоты работы аттенюатора, измеряют при последовательном изменении в указанном диапазоне ослабления аттенюатора погрешность Лд преобразованного сигнала, а амплитудно-фазовую погрешность

Лр на ступень ослабления определяют по формуле hp = "тисп П: где Лp>« — максимальное значение погрешности; hpM» минимальное значение погрешностй fp Б — рабочая частота аттенюатора; f«< — частота испытательного сигнала; и — число ступеней ослабления. Устройство для реализации способа содержит генераторы 1 и 12 высокой частоты, блок 2 фазовой автоподстройки частоты, два СВЧсмесителя 3 и 4, цифровой вольтметр 5, кварцевый генератор 6, СВЧ измеритель- Я ну. о головку 7 с выводами для подключения программно управляемого аттенюатора 8, фильтр 9, усилитель 10, вычислитель 11, два ъ делителя 13 и 14 частоты и фазометр 15, 2 с.п. ф-лы. 3 ил. Ор

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; реализующего способ; на фиг,2 — частотно-фазовая характеристика аттенюатора; на фиг.3 — ам пл итудн о-фа зова я зависимостьь аттенюатора прн р-.,çíûõ частотах.

1786448

10

20 поступает через СВЧ измерительную головку 7, в которой, чтобы не было отражений, производится качественное согласоваНие волнового сопротивления. Сигнал переключения ступеней ослабления аттенюатора

25 вырабатывается вычислителем 11 по ле окончания процесса измерения напряжения цифровым вольтметром 5 и фазы электронным фазометром 15. Далее сигнал с СВЧ измерительной головки 7 передается на

30 СВЧ-смеситель 3, где частота 1250 МГц, на которой работает аттенюатор 8, смешивается с частотой 12550 М Гц от перестраиваемого генератора. Делители 13 и 14 частоты имеют коэффициенты деления n1 = 125 и n2

35 = 126 соответственно, Блок 2 фаэовой автоподстройки частоты поддерживает значение частоты генератора 12 1260 МГц, По ле

СВЧ-смесителя 3 сигналы с частотой 1260

МГц,— 1250 МГц = 10 МГц поступают на

40 второй смеситель 4, где сигналы смешиваются с сигналами частотой 10,001 МГц кварцевого генератора 6. После фильтра 9 сигналы частотой 1 кГц поступают на усилитель 10 и далее на входы фазометра 15 и

45 цифрового фольтметра 5. Фаэометр 15 Измеряют фазовый сдвиг, а вольтметр 5 — уровень выходного напряжения ступейей ослабления аттенюатора.

Для определения амплйтудно-фазовой

0 погрешности {АФП) со значениями в 0,10,01 необходимо, чтобы измерительная I часть устройства (узлы 7, 3, 4 и 9) имела погрешность, как минимум в три раза меньшую, Произведем оценку погрешности yka 5 занной измерительной части.

АФ П Ь р измерительной части может быть представлена выражениЬм

Лфц = Лpo + к . Ах, 4 5 фильтр 9 — фильтр типа РС; усилитель 10 — усилитель типа УЗ-ЗЗ; цифровой вольтметр 5 — вольтметр типа

В7-35; электронный фазометр 15 - фазометр 5 типа ФК2-35; вычислитель 11 — микропроцессор МП типа КР580ВМ80.

Способ реализуется посредством этого устройства следующим образом.

Устройство для реализации способа onpeqene ua амплитудно-фазовой погрешности программно управляемых аттенюаторов содержит первый генератор 1 высокой частоты, блок 2 фазовой автоподстройки частоты, два СВЧ-смесителя 3 и 4, цифровой вольтметр 5, кварцевый генератор 6, СВЧ измерительную головку 7 с выводами для подключения программно управляемого аттенюатара 8, последовательно соединенн 6е фильтр 9 и усилитель 10, вычислитель

11. второй генератор 12, высокой частоты и два делителя 13 и 14 частоты соединенных выходами с входами блок 2 фазовой автоподстройки частоты, а входами соответственно с выходами первого и второго генераторов 1 и 12 высокой частоты, и фазометр 15. Выход блока 2 фазовой автоподотройки частоты. соединен с управляющим входом второго генератора 12, выход которого соединен с входом первого СВЧ-смесителя 3. Два входа последнего соединены с выходами СВЧ измерительной головки 7, вход которой соединен с выходом первого генератора 1, Первый и второй входы второго СВЧ-смесителя 4 соединены с выходами первого СВЧ-смесителя 3, третий вход — с выходом кварцевого генератора 6. а выходы соединены с входами фильтра 9. Выходы усилителя 10 соединены с входами цифрового вольтметра 5 и фазометра 15, а вычислитель 11 содержит выходные шины для подключения программно управляемого аттенюатора 8, а входами соединен с кодовыми выходами цифрового воль1метра 5 и фазометра 15.

Реализация способа. и устройства воз. можна на основе следующих узлов и серийных приборов: генераторы 1 и 12 высокой частоты— синтезатор частоты Ч6-72 и генератор Г4151 соответственно; программно управляемый аттенюатор 8 — аттенюатар типа НЭ2.243924;

СВЧ измерительная головка 7 — измерительная головка из прибора Г4-33;

СВЧ-смеситель 3 — смеситель от прибора Р4-37; смеситель 4 — смеситель от прибора Ф1Программно управляемый аттенюатор 8 может работать при частотах до 12,5 ГГц, но практически при аттестации фазометрической аппаратуры он используется на частотах до 20 МГц при ослаблениях до 80 дБ.

Учитывая, что аттенюаторы являются минимально-фазовыми цепями, целесообразно использовать линейный участок частотнофазовой характеристики аттенюатора (см. фиг.2), Выбирают диапазон частот от 0 до приблизительно 0,1 части всего частотного диапазона 1д, так как на этом участке фазовый сдвиг четырехполюсника минимальнофазового типа пропорционален частоте.

От генератора 1 сигнал высокой частоты

4ч = 0,11д = 1250 МГц, проходящий через программно управляемый аттенюатор 8, ослабляют ступенями в 10дБ ат Одо 80дБ, T.e.

О, 10, 20... 80 дБ. На аттенюатор 8 сигнал

Отсюда: Л рп = 1,5 + 0,0380 = 3,9 - Р— д . дБ 15 где n = 8 — число ступенеи.

Изобретение позволяет аттестовать описанным способом новь>й программно управляемый аттенюатор типа ЕЭ2, 243, 924, который создан на основе интегральных резисторов.

1. Способ определения амплитудно-фазовой погрешности аттенюаторов, заключающийся в том, что подают на вход аттенюатора испытательный сигнал, последовательно изменяют ослабление аттег1юатора от 0 до Мдг„переносят частоту выходного сигнала аттенюатора на низкую частоту, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, частоту 4сп испытательного сигнала устанавливают равной 0,1 от верхнего диапазона частот работы аттенюатора, измеряют при последовательном изменении D указанном диапазоне ослабления аттенюатора погрешность преобразованного сигнала, а амплитуднофазовую погрешность Лу на ступень ослабления определяют по Формуле

45 оямаа ЛЗггаин> раб

Р

>исп

3,9

Луп = — - -- град/дБ

> изйi ° где Л р -- аддитивн;11 llol ре> »ость llo 1>азе на частоте измерения;

k — коэффициент (суммарный) крутизны

АФГ1 всех звеньев на ослабление в 10 дБ, который проявляется»а фазометре;

А, — значение ослабления, задаваемое аттенюатором.

Исследования в нашем случае дают сл» дующие результаты:

Лг,/>о = 1,5; k =- -0.03 — — —: Ax-80дЬ., дБ

Таким образом, на частоте измерения

f< = 1250 МГц погрешность определения

АФП аттенюатора 8 равна = 3,9 . Чтобы такая высокая погрешносгь измерителя не играла существенной роли, при определении АФП аттенюатора необходимо, чтобы

АФП аттенюатора Лpar была в 20 раз больше погрешности измерителя, т.е.

Л >г>» > 20 Л г/2п . (1)

Для этого и надо проводить измерения на сверхвысоких частотах (фиг.3). где

ЛР> пРи частоте изм, Лг/зсп(и .l) >> Л<Рп. в то время. как на частоте га ((тизм, A г/>а> (() = а г/ г>>, чтО мЕтрОЛОгически некорректно.

Учитывая, что программно управляемый аттенюатор. является минимально-фазовой линейной целью, погрешность: аппаратуры, с помощью которой измеряется АФП аттенюатора, снижается до значе>>ИЯ

Так, например,для всего диапазона амплитуд в 80 дБ на частоте 101/1Гц

3,9

i5p„ i>>> аО (l,031 гРай/BO йБ

Следовательно, способ осуществляется следующим образом..

Выбира>от из диапазона частот аттенюатора линейный участок or 0 до t,3ì =. 0,1fg, где Лrð» удовлетворяе > условию (1).

Программно изменяют значения ступеней ослабления аттен.оатора от 0 до 80 дБ.

Изменяют АФП при всех с>упенях ослабления от 0 до 80 дБ

Вычисляют АФП а>т«»юатора как разность максимального 1 ми»имального значений АФП для часто>ы „.. 1250 МГц.

Вычигляк>т А 1 11 дпя диапазона ослаблений при частоте. »а > отпрой используется аттенюатор. »апример

1250 при 20 Mfil Лу>20мпп =:- ----- 7 гряд/водБ, 12>0:ж при 10 Га1гц Л>/710>й и> = : — — 7 — град/80 дБ.

1250

1250 710 при 1 МГц и т.д. аналогично.

0п редел я ют АФ Г1 и риме н итель но к ступени ослабления в 10 дБ по формуле у1(10) = — - „-- -- - град/10 дБ, Долг,ЯЯ

Формула изобретения где Лрмз„с — максимальное значение погрешности;

Лг/змии — минимальное значение погрешности;

1рз8 — рабочая частота атт ен юатора-;

1исп - частота испытательного сигнала;

n — число ступеней ослабления, 2. Устройство для определения ампли- тудно-фазовой погрешносзи программноуправляемых аттенюаторов, содержащее первый генератор высокой частоты, блок фазовой автоподстройки час>оты. два СВЧ7

1786448 смесителя, цифровой вольтметр и фильтр, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью повышения точности определения, в него введены кварцевый генератор, СВЧ-измерительная головка с выводами для подключения программно-управляемого аттенюатора, усилитель, вычислитель, фэзометр, второй генератор высокой частоты и два делителя частоты; соединенных своими выходами с входами блока фазовой автоподстройки частоты, а входами — соответственно с выходамй первого и второго генераторов высокой частоты, выход блока фазовой автоподстройки частоты соединен с управляющим входом второго генератора высокой частоты, второй выход которого соединен с входом первого СВЧ-смесителя, два входа которого соединены с выходами измерительной головки, вход которой Соединен с выходом первого генератора высо5 кой частоты, первый и второй входы второго

СВЧ-смесителя соединены с выходами ïåðвого СВЧ-смесителя, третий вход — с выходом кварцевого генератора, а выходы соединены с входами фильтра, выходы кото10 рого через усилитель соединены с входами цифрового вольтметра и фазометра, вычислитель содержит выходные шины для подключения программно-управляемого аттенюатора, а входами соединен с кодовы15 ми выходами цифрового вольтметра и фазометра.

А дБ

Фиг.З

I00

Составитель М.Катанова

Техред М.Моргентал Корректор М,Шароши

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 246 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при.ГКНТ СССР

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