Устройство для контроля отклонений дифференциальных фазовых сдвигов

 

О П И С А Н И Е (ii)777595

ИЗОВРЕТЕНИ Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.01.79 (21) 2708352/18-21 (51) М Кл з

G 01 25/04 с присоединением заявки М (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (53) УДК 621.317.77 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (72) Авторы изобретения

В. Ф. Ефимова и Г. М. Тафеев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КО

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к устройствам для измерений электрических параметров управляемых фазовращателей СВЧ и может быть использовано для контроля их фазовых характеристик в условиях крупносерий- 5 ного производства.

Известно устройство для автоматического измерения разности фаз колебаний СВЧ, содержащее фазовый модулятор СВЧ, соединенный с фазовым детектором, модули- 10 рующий генератор пилообразных колебаний, формирователь П-импульса, временный селектор и декадный счетчик (1).

Данное устройство имеет недостаточную точность измерения и узкий диапазон ча- 15 стот.

Известен также диапазонный измеритель характеристик четырехполюсников, содержащий индикатор, входы которого подключены к двум каналам, в каждом из которых последовательно включены смеситель и усилитель, а также свипгенератор, к двум входам которого подключены делители, выходы первого из которых соединены соответственно с исследуемым и эталонным четырехполюсниками, а выходы второго— с гетеродинными входами смесителей, причем между четырехполюсниками и смесителями включены сумматоры. Третий выход свипгенератора соединен с третьим делитеНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЙ"--.

ФАЗОВЫХ СДВИГОВ а

t, 2 .,1 лем, выходы которого соединены с одним сумматором непосредственно, а с другим— через эталонный фазовращатель. Усилители выполнены с автоматической регулировкой усиления, причем выходы усилителей соединены со входами дополнительных смесителей, выход одного из смесителей непосредственно, а другой через цепь коррекции фазы и модуля коэффициента передачи соединен с индикатором, связанным с управляющим входом эталонного фазовращателя. Ко вторым входам усилителей подключена схема сравнения, выход которой соединен с управляющим входом одного из усилителей (2). Это устройство малопроизводительно, так как перед каждым измерением необходимо производить корректировку фазы и коэффициента передачи.

Наиболее близким по технической сущности является автоматизированный комплекс измерения амплитудных и фазовых характеристик остронаправленных СВЧ антенн, содержащий генератор СВЧ колебаний с излучающей антенной, два смесителя с опорной и измеряемой антеннами соответственно. Входы смесителей подключены к выходу гетеродина, причем выход первого смесителя соединен со входом усилителя промежуточной частоты, выходы которого подключены ко входу системы фазо777595 вой подстройки частоты, соединенной с опорным кварцевым генератором и гетеродином, и ко входу образцового фазовращателя, а выход второго смесителя соединен со входом второго усилителя промежуточ- 5 ной частоты, другой вход которого подключен к образцовому аттенюатору, а выход— к фазовым детекторам, соединенным с фазовым корректором через фазовращатели и с блоком управления, вход которого под- 10 ключен к модулятору, а выход — к двигателям (3).

Недостаток прототипа заключается в том, что компенсация измеряемых параметров производится с помощью электромеха- 15 нических систем автоматического регулирования, где обработка ошибки рассогласования происходит с помошью двигателей, механически перемещающих образцовые фазовращатели и аттенюатор соответствен- 20 но. Вследствие инертности этих систем быстродействие измерителя ограничено и

c0cTBBëÿåò обычно порядок секунды. При высокой серийности испытуемых изделий время на их проверку недопустимо возра- 25 стает. Кроме того, известное устройство не имеет программного переключения фазовых сдвигов с измерением остаточной (нескомпенсированной) ошибки, что приводит к значительному увеличению погрешности из- Зр мерения с увеличением измеряемого фазового сдвига (порядка 7 при контролируемоо м сдвиге в 360 ) .

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности контроля. 35

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля отклонений дифференциальных фазовых сдвигов, содержащее СВЧ генератор, выход которого соединен со входами первого и второго смесите- 4О лей, выходы которых через усилители промежуточной частоты подключены к первым входам третьего и четвертого смесителей соответственно, фазометр и генератор опорной частоты, первый выход которого соеди- 4> нен с управляющим входом СВЧ генератора, введены блок ввода заданных фазовых сдвигов, два делителя частоты, два блока смещения частоты, распределитель компенсации фазовых сдвигов и последовательно О соединенные полосовой усилитель, смеситель и ограничитель, причем второй выход генератора опорной частоты соединен с первыми входами делителей частоты и первого блока смещения частоты, выход которого подключен к первому входу второго блока смещения частоты и гетеродинным входам третьего и четвертого смесителей, выходы которых соединены со входами полосового усилителя. Выход блока ввода 6 заданных фазовых сдвигов подключен ко второму входу первого делителя частоты, выход которого соединен со входом опорногое канала фазометра, сигнальный вход которого подключен к выходу ограничител ..4

Выход фазометра подключен ко входу распределителя компенсации фазовых сдвигов, выходы которого соединены с управляющими входами делителей частоты. Промежуточный и основной выходы второго делителя частоты подключены <о вторым входам соответственно первого и второго блоков смещения частоты, На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, На схеме изображены двухчастотный

СВЧ генератор 1, исследуемый объект 2, эквивалент 3, смесители 4 — 7, усилители промежуточной частоты 8, 9, генератор опорной частоты 10, полосовой усилитель

11, смеситель 12, ограничитель 13, фазометр

14, блоки смещения частоты 15, 16, делители частоты 17, 18, блок ввода заданных фазовых сдвигов 19, распределитель компенсации фазовых сдвигов 20.

Устройство для контроля отклонения дифференциальных фазовых сдвигов работает следующим образом. Сигнал с первого выхода СВЧ генератора через исследуемый объект 2 и эквивалент 3 поступает на смесители 4 и 5. Усиленные идентичными усилителями промежуточной частоты 8, 9 до величины, необходимой для второго преобразования, сигналы первой промежуточной частоты поступают на смесители 6 и 7. На гетеродинные входы этих же смесителей поступают сигналы с блоков смещения частоты 15 и 16.

Вход блока смещения частоты 15 соединен с выходом генератора опорной частоты

10 и промежуточным выходом делителя частоты 18. Входы блока смещения частоты

16 соединены с выходом блока смещения частоты 15 и основным выходом делителя частоты 18. Сигнал со второго выхода генератора 1 поступает на смесители4 и5для образования сигнала первой промежуточной частоты. Управляющий вход двухчастотного генератора 1 соединен с выходом генератора опорной частоты 10.

Сигналы вторых промежуточных частот через полосовой усилитель 11 поступают на смеситель 12, с выхода которого сигнал низкой частоты через ограничитель 13 поступает на сигнальный вход триггерного фазометра 14. Вход канала опорного сигнала этого фазометра соединен с выходом делителя частоты 17, вход которого соединен с генератором опорной частоты 10, Выход фазометра 14 соединен через распределитель компенсации 20 с управляющими входами делителей частоты 17 и 18. Второй вход делителя частоты 17 соединен с выходом блока ввода заданных фазовых сдвигов 19. Частота сигналов с выходов смесителей 4 и 5, несущих в себе информацию о фазовом сдвиге исследуемого объекта, равна частоте fo генератора 10. Частота этого сигнала смещается на величину F, равную частоте с промежуточного выхода

777595

25

60

5 делителя частоты 18. Таким образом, частота сигнала с выхода этого блока равна

fp+F или fp — F, -Во втором блоке смещения частоты 16 эта частота дополнительно смещается на величину ЛР, равную частоте с основного выхода делителя частоты 18.

Следовательно, гетеродинные сигналы, поступающие на смесители 6, 7, отличаются по частоте на величину 2F, значительно меньшую частоты F.

Сигналы после выходов смесителей частот F и F+AF (F — AF) усиливаются общим полосовым усилителем и смешиваются на его выходе в смесителе 12, Таким образом происходит перенос информации об исследуемом фазовом сдвиге йа низкую фиксированную частоту AF. Опорный сигнал формируется делителем 17 с коэффициентом деления, равным коэффициенту деления делителя частоты 18. В триггерном фазометре 14 фазовый сдвиг преобразуется во временной интервал. Таким образом, импульс с выхода фазометра, эквивалентный по длительности начальному фазовому сдвигу исследуемого объекта (начальной электрической длине), через распределитель компенсации 20 в зависимости от знака фазового сдвига поступает на задержку деления в делители частоты 18 и 17, ком- пенсируя начальный фазовый сдвиг с точностью до дискретного значения, равного

360, где и — коэффициент деления делии теля частоты.

Скомпенсированная величина запоминается делителями до прихода внешней команды, приводящей их в исходное состояние, Таким образом, последующее измере-. ние фазовых сдвигов производится от уровня начального сдвига фаз, т. е. производится измерение дифференциальных фазовых сдвигов. Для измерения отклонений этих сдвигов от заданных значений фазовый сдвиг, равный заданному, вводится с помощью блока ввода заданных фазовых сдвигов 19 в делитель частоты 17, производя задержку деления на заданную величину.

Увеличение точности достигается тем, что стабильность частот всех сигналов, начинающихся с первой промежуточной частоты, определяется одним генератором опорной частоты, и тем, что основное усиление сигналов производится общим полосовым усилителем 11, что позволяет уменьшить ошибку, обусловленную фазовой нестабильноЬР стью его, в К= раз, где AF — полоса

ЬР пропускания полосового усилителя, Все узлы компенсации и управления фазовыми сдвигами работают на фиксированных частотах. Задание фазовых сдвигов происходит с высокой точностью, т. к. задержка деления всегда равна целой части периода колебания низкой частоты.

Перенос информации об амплитудных и фазовых параметрах исследуемых устройств на фиксированную стабильную промежуточную частоту предлагаемым устройством обеспечивает их измерение практиче. ски в любой части СВЧ диапазона.

В данном устройстве управление фазовым сдвигом опорного сигнала осуществляется электронным способом путем управления коэффициентом деления частоты сигнала, входящего в состав второго гетеродина, что значительно увеличивает быстродействие устройства, а также позволяет переключать фазовый сдвиг опорного сигнала с большей степенью точности с дискретностью 360 /2", где и — любое положительное число.

Настоящее устройство может быть использовано в установках с программным управлением, что позволит автоматизировать весь цикл контроля параметров управляемых фазовращателей в условиях серийного и массового производства.

Формула изобретения

Устройство для контроля отклонений дифференциальных фазовых сдвигов, содержащее СВЧ генератор, выход которого соединен со входами первого и второго смесителей, выходы которых через усилители промежуточной частоты подключены к первым входам третьего и четвертого смесителей соответственно, фазометр и генератор опорной частоты, первый выход которого соединен с управляющим входом СВЧ генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности контроля, в него введены блок ввода заданных фазовых сдвигов, два делителя частоты, два блока смещения частоты, распределитель компенсации фазовых сдвигов и последовательно соединенные полосовой усилитель, смеситель и ограничитель, причем второй выход генератора опорной частоты соединен с первыми входами делителей частоты и первого блока смещения частоты, выход которого подключен к первому входу второго блока смещения частоты и гетеродинным входам третьего и четвертого смесителей, выходы которых соединены со входами полосового усилителя, выход блока ввода заданных фазовых сдвигов подключен ко второму входу первого делителя частоты, выход которого соединен со входом опорного канала фазометра, сигнальный вход которого подключен к выходу ограничителя, выход фазометра подключен ко входу распределителя компенсации фазовых сдвигов, выходы которого соединены с управляющими входами делителей частоты, промежуточный и основной выходы второго делителя частоты подключены ко вторым входам соответственно первого и второго блоков смещения частоты, 77Щ5

Составитель Л. Плетнева

Техред А. Камышникова

Корректоры: В. Дод и Л. Корогод

Редактор Б. Федотов

Заказ 2421/18 Изд. М 559 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, нр. Сапунова, 2

Источники информации, принягь|е во внимание нри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 467295, кл. 6 013 25/04, 1973.

2. Арторское свидетельство СССР № 519652, кл.:6 01К 27/28, 1974.

3. Техническое ониеание МГ2, 739.000 (прототип).