УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УСИЛИТЕЛЕЙ СВЧ СИГНАЛОВ

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в измерительной аппаратуре в качестве устройства для измерения шумовых характеристик широкополосных усилителей СВЧ сигналов.
Известен формирователь парных сигналов в сантиметровом диапазоне с низким уровнем флюктуаций [RU №76523, Н03С 5/00, 2006 г.] содержащий опорный генератор, синтезатор сетки частот, второй преобразователь частоты, первый амплитудный модулятор, второй амплитудный модулятор, первый преобразователь частоты, синхронизатор, делитель мощности, устройство управления, генератор, формирователь сигнала подстройки частоты, первый формирователь частоты, второй формирователь частоты, формирователь модулированных сигналов, третий амплитудный модулятор, четвертый амплитудный модулятор.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является Устройство формирования сигналов [RU №76523 U1, МПК Н03С 5/00, 2006 г.], содержит опорный генератор, синтезатор сетки частот, первый преобразователь частоты, генератор, формирователь сигнала подстройки частоты, первый формирователь частоты, амплитудный модулятор, второй преобразователь частоты, формирователь модулированных сигналов, второй формирователь частоты, синхронизатор, делитель мощности, устройство управления, фазовращатель, первый аттенюатор, второй аттенюатор. Первый выход опорного генератора соединен с первым входом синтезатора сетки частот, второй выход опорного генератора соединен с первым входом второго формирователя частоты. Третий выход опорного генератора соединен со вторым входом формирователя модулированных сигналов, четвертый выход опорного генератора соединен с первым входом синхронизатора, пятый выход опорного генератора соединен с первым входом первого формирователя частот, шестой выход опорного генератора соединен с входом формирователь сигнала подстройки частоты. Выход синтезатора сетки частот соединен с первым входом первого преобразователя частоты, выход первого преобразователя частоты соединен с первым входом второго преобразователя частоты, выход генератора соединен со вторым входом первого преобразователя частоты, выход формирователя сигнала подстройки частоты соединен с входом опорного генератора, выход первого формирователя частоты подключен к первому входу амплитудного модулятора. Выход амплитудного модулятора подключен ко второму входу второго преобразователя частоты, выход второго преобразователя частоты соединен с входом делителя мощности, выход формирователя модулированных сигналов соединен со вторым входом второго формирователя частоты, выход второго формирователя частоты соединен со вторым входом первого формирователя частоты, первый выход синхронизатора соединен с четвертым входом второго формирователя частоты. Второй выход синхронизатора соединен с первым входом формирователя модулированных сигналов, третий выход синхронизатора соединен со вторым входом амплитудного модулятора, первый выход устройства управления подключен к третьему входу формирователя модулированных сигналов. Второй выход устройства управления подключен к третьему входу второго формирователя частоты, третий выход устройства управления соединен со вторым входом синхронизатора, шестой выход устройства управления соединен со вторым входом синтезатора сетки частот. Вход устройства управления является входом сигналов управления режимом работы устройства формирования сигналов. Первый выход делителя мощности соединен с первым входом фазовращателя, второй выход делителя мощности соединен с первым входом первого аттенюатора, четвертый выход устройства управления соединен со вторым входом фазовращателя, пятый выход устройства управления подключен ко второму входу первого аттенюатора. Выход первого аттенюатора является первым выходом устройства формирования сигналов. Седьмой выход устройства управления соединен со вторым входом второго аттенюатора, выход фазовращателя соединен с первым входом второго аттенюатора, выход второго аттенюатора является вторым выходом устройства формирования сигналов. Недостатками известных устройств является не возможность измерять шумовые характеристики широкополосных усилителей СВЧ сигналов.
Технический результат предлагаемого устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов заключается в возможности измерения шумовых характеристик широкополосных усилителей СВЧ сигналов, что приводит к расширению его функциональных возможностей.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что устройство для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов содержит опорный генератор, формирователь сигнала подстройки частоты, устройство управления, синтезатор сетки частот, формирователь частоты, синхронизатор, фазовращатель, первый преобразователь частоты, амплитудный модулятор, второй преобразователь частоты, делитель мощности, первый аттенюатор, первый генератор, второй аттенюатор. Первый выход опорного генератора соединен с первым входом синтезатора сетки частот, второй выход опорного генератора соединен с первым входом формирователя частоты, четвертый выход опорного генератора соединен с первым входом синхронизатора, пятый выход опорного генератора соединен с входом формирователя сигнала подстройки частоты. Выход формирователя сигнала подстройки частоты соединен с входом опорного генератора, третий выход устройства управления соединен со вторым входом второго аттенюатора, четвертый выход устройства, управления соединен со вторым входом фазовращателя, пятый выход устройства управления подключен ко второму входу первого аттенюатора, восьмой выход устройства управления соединен со вторым входом синхронизатора, девятый выход устройства управления соединен со вторым входом синтезатора сетки частот. Вход устройства управления является первым входом устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов. Выход синтезатора сетки частот соединен с первым входом первого преобразователя частоты, выход формирователя частоты подключен к первому входу амплитудного модулятора, выход синхронизатора соединен со вторым входом амплитудного модулятора. Выход фазовращателя соединен с первым входом первого аттенюатора, выход первого преобразователя частоты соединен с первым входом второго преобразователя частоты, выход амплитудного модулятора подключен ко второму входу второго преобразователя частоты, выход второго преобразователя частоты соединен с входом делителя мощности. Первый выход делителя мощности соединен с первым входом фазовращателя, второй выход делителя мощности соединен с первым входом второго аттенюатора.
Новым в предлагаемой полезной модели является введение первого перестраиваемого генератора, второго перестраиваемого генератора, второго сумматора, первого сумматора, второго генератора, третьего генератора, фазового детектора и фильтра нижних частот. Третий выход опорного генератора соединен с первым входом первого перестраиваемого генератора, выход первого перестраиваемого генератора соединен со вторым входом формирователя частоты, первый выход устройства управления соединен с входом второго генератора. Второй выход устройства управления соединен с входом третьего генератора, шестой выход устройства управления соединен с входом второго перестраиваемого генератора, седьмой выход устройства управления соединен с входом первого перестраиваемого генератора, десятый выход устройства управления соединен с входом первого генератора. Выход второго перестраиваемого генератора соединен со вторым входом второго сумматора, выход первого аттенюатора соединен с первым входом второго сумматора. Выход второго сумматора является вторым выходом устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов. Выход первого сумматора соединен со вторым входом первого преобразователя частоты, выход первого генератора соединен с третьим входом первого сумматора, выход второго генератора соединен с первым входом первого сумматора, выход третьего генератора соединен со вторым входом первого сумматора. Выход второго аттенюатора соединен с первым входом фазового детектора, выход фазового детектора соединен с входом фильтра нижних частот, второй вход фазового детектора является вторым входом устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов, выход фильтра нижних частот является первым выходом устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов.
На Фиг.1 представлена функциональная схема устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов.
Устройство для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов содержит опорный генератор 1, формирователь сигнала подстройки частоты 2, первый перестраиваемый генератор 3, устройство управления 4, синтезатор сетки частот 5, формирователь частоты 6, синхронизатор 7, фазовращатель 8, второй перестраиваемый генератор 9, первый преобразователь частоты 10, амплитудный модулятор 11, второй преобразователь частоты 12, делитель мощности 13, первый аттенюатор 14, второй сумматор 15, первый сумматор 16, первый генератор 17, второй генератор 18, третий генератор 19, второй аттенюатор 20, фазовый детектор 21, фильтр нижних частот (ФНЧ) 22. Первый выход опорного генератора 1 соединен с первым входом синтезатора сетки частот 5.
Второй выход опорного генератора 1 соединен с первым входом формирователя частоты 6.
Третий выход опорного генератора 1 соединен с первым входом первого перестраиваемого генератора 3.
Четвертый выход опорного генератора 1 соединен с первым входом синхронизатора 7.
Пятый выход опорного генератора 1 соединен с входом формирователя сигнала подстройки частоты 2.
Выход формирователя сигнала подстройки частоты 2 соединен с входом опорного генератора 1.
Выход первого перестраиваемого генератора 3 соединен со вторым входом формирователя частоты 6.
Первый выход устройства управления 4 соединен с входом второго генератора 18.
Второй выход устройства управления 4 соединен с входом третьего генератора 19.
Третий выход устройства управления 4 соединен со вторым входом второго аттенюатора 20.
Четвертый выход устройства управления 4 соединен со вторым входом фазовращателя 8.
Пятый выход устройства управления 4 подключен ко второму входу первого аттенюатора 14.
Шестой выход устройства управления 4 соединен с входом второго перестраиваемого генератора 9.
Седьмой выход устройства управления 4 соединен со вторым входом первого перестраиваемого генератора 3.
Восьмой выход устройства управления 4 соединен со вторым входом синхронизатора 7.
Девятый выход устройства управления 4 соединен со вторым входом синтезатора сетки частот 5.
Десятый выход устройства управления 4 соединен с входом первого генератора 17.
Вход устройства управления 4 является первым входом устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов.
Выход синтезатора сетки частот 5 соединен с первым входом первого преобразователя частоты 10.
Выход формирователя частоты 6 подключен к первому входу амплитудного модулятора 11.
Выход синхронизатора 7 соединен со вторым входом амплитудного модулятора 11. Выход фазовращателя 8 соединен с первым входом первого аттенюатора 14.
Выход второго перестраиваемого генератора 9 соединен со вторым входом второго сумматора 15.
Выход первого преобразователя частоты 10 соединен с первым входом второго преобразователя частоты 12.
Выход амплитудного модулятора 11 подключен к второму входу второго преобразователя частоты 12.
Выход второго преобразователя частоты 12 соединен с входом делителя мощности 13. Первый выход делителя мощности 13 соединен с первым входом фазовращателя 8. Второй выход делителя мощности 13 соединен с первым входом второго аттенюатора 20.
Выход первого аттенюатора 14 соединен с первым входом второго сумматора 15.
Выход второго сумматора 15 является вторым выходом устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов.
Выход первого сумматора 16 соединен со вторым входом первого преобразователя частоты 10.
Выход первого генератора 17 соединен с третьим входом первого сумматора 16.
Выход второго генератора 18 соединен с первым входом первого сумматора 16.
Выход третьего генератора 19 соединен со вторым входом первого сумматора 16.
Выход второго аттенюатора 20 соединен с первым входом фазового детектора 21.
Выход фазового детектора 21 соединен с входом фильтра нижних частот 22.
Второй вход фазового детектора 21 является вторым входом устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов.
Выход фильтра нижних частот 22 является первым выходом устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов.
Работает устройство для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов, следующим образом.
Опорный генератор 1 формирует на своих пяти (с первого по пятый) выходах сигнал Fоп, поступающий, соответственно, на первый вход синтезатора сетки частот 5, на первый вход формирователя частоты 6, на первый вход первого перестраиваемого генератора 3, на первый вход синхронизатора 7, на вход формирователя сигнала подстройки частоты 2. Формирователь сигнала подстройки частоты 2 вырабатывает на своем выходе, из сигнала Fоп на входе и из сигнала высокостабильного кварцевого генератора, входящего в его состав, сигнал подстройки частоты опорного генератора 1.
С выхода формирователя сигнала подстройки частоты 2 сигнал подстройки частоты поступает на вход опорного генератора 1. С первого выхода опорного генератора 1 сигнал Fоп поступает на первый вход Синтезатор сетки частот 5 формирует на выходе когерентный сигналу Fоп сигнал Fcj в дециметровом диапазоне волн. Частота сигнала Fcj переключается с фиксированным шагом по командам управления, поступающим на второй вход синтезатора сетки частот 5. С выхода синтезатора сетки частот 5 сигнал Fcj поступает на первый вход первого преобразователя частоты 10, на второй вход которого поступает сигнал Faг.m, где m=1, 2, 3, в представленном случае.
На выходах первого генератора 17, второго генератора 18, третьего генератора 19, при поступлении на их входы команд на включение, формируются СВЧ сигналы, соответственно, Faг.1, Faг.2, Faг.3, которые поступают на третий, первый и второй, соответственно, входы первого сумматора 16. С выхода первого сумматора 16 один из сигналов Faг.1, Faг.2 или Faг.3 поступает на вход первого преобразователя частоты 10.
На выходе первого преобразователя частоты 10 из сигналов Faг.m и Fcj формируется сетка частот Fгет.1=Faг.m-Fcj. С выхода первого преобразователя частоты 10 сигнал Fгет.1 поступает на первый вход второго преобразователя частоты 12.
На выходе формирователя частоты 6, из сигналов Fпр.2, на втором входе и из сигнала Fоп, на первый входе, формируется сигнал Fпр.1=Fоп×n+Fрп.2. С выхода формирователя частоты 6 сигнал Fпр.1 поступает на первый вход амплитудного модулятора 11, на выходе которого, при поступлении на второй вход модулирующего импульса, происходит амплитудная модуляция сигнала Fпр.1. С выхода амплитудного модулятора 11 сигнал Fпр.1 поступает на вход второго преобразователя частоты 12.
На выходе второго преобразователя частоты 12 из сигналов Fпр.1 и Fгет.1 формируется сетка частот Foi=Fгет.1+Fпр.1. С выхода второго преобразователя частоты 12 сигнал Foi поступает на вход делителя мощности 13.
На выходе первого перестраиваемого генератора 3, из сигнала Fоп на его первом входе, формируется сигнал Fпр2, перестраиваемый в диапазоне частот на величину Fпр2+/-ΔF, по сигналу управления, поступающего на второй вход. С выхода первого перестраиваемого генератора 3 сигнал Fпр2 поступает на второй вход формирователя частоты 6.
С первого выхода делителя мощности 13 сигнал Foi поступает на первый вход фазовращателя 8, на выходе которого сигнал Foi меняет фазу в соответствии с сигналом управления на втором входе. С выхода фазовращателя 8 сигнал Foi поступает на первый вход второго сумматора 15, на второй вход которого поступает СВЧ сигнал F'oi.
Сигнал F'oi поступает с выхода второго перестраиваемого генератора 9. Параметры сигнала F'oi, уровень мощности и частота, устанавливаются в соответствии с сигналом управления на входе второго перестраиваемого генератора 9.
На выходе второго сумматора 15 формируются одновременно два сигнала, Foi и F'oi. Выход второго сумматора 15 является вторым выходом устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов.
Со второго выхода делителя мощности 13 сигнал Foi поступает на первый вход второго аттенюатора 20, на выходе которого устанавливается требуемый уровень сигнала Foi в соответствии с сигналом управления на втором входе. С выхода второго аттенюатора 20 сигнал Foi поступает на первый вход фазового детектора 21, на второй вход которого поступает СВЧ сигнал Foi вых. и F'oi вых. с выхода исследуемого СВЧ усилителя. Второй вход фазового детектора 21 является вторым входом устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов. На выходе фазового детектора 21, из сигнала Foi на первом входе и сигнала Foi вых., на втором входе формируется сигнал, поступающий на первый выход устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов.
На выходе синхронизатора 7, из сигнала Fоп, поступающего на его первый вход, в соответствии с сигналами управления на втором входе, формируются модулирующие импульсы, поступающие на второй вход амплитудного модулятора 11.
На десяти выходах, с первого по десятый, устройства управления 4, из сигналов управления режимом работы на его входе, формируются сигналы управления режимом работы, поступающие, соответственно, на вход второго генератора 18, на вход третьего генератора 19, на второй вход второго аттенюатора 20, на второй вход фазовращателя 8, на второй вход первого аттенюатора 14, на вход второго перестраиваемого генератора 9, на второй вход первого перестраиваемого генератора 3, на второй вход синхронизатора 7, на второй вход синтезатора сетки частот 5, на вход первого генератора 17. Вход устройства управления 4 является первым входом устройства для измерения параметров усилителей СВЧ сигналов.
Использование предлагаемого устройства позволяет проводить измерение вносимых фазовых шумов усилителей СВЧ сигналов в широком диапазоне частот стандартными средствами измерения.