УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Полезная модель относится к технике крайне высоких частот (КВЧ) и может использоваться для измерения характеристик фазовращателей (ФВ) и устройств фазирования и излучения (УФИ) на их основе в миллиметровом диапазоне длин волн.
Известно устройство для измерения разности фаз СВЧ-сигналов [RU 2109303 С1 опубл. 20.04.1998 г.]. Оно содержит последовательно включенные СВЧ-генератор и выходную цепь, входную цепь, смеситель, первый и второй фильтры, выходы которых подключены к соответствующим входам указателя, последовательно соединенные генератор периода модуляции СВЧ-сигнала и модулятор, входная цепь которого подключена к управляющему входу СВЧ-генератора. Кроме того, оно содержит фазовращатель, информационный вход которого соединен с выходом входной цепи, а выход - с первым входом смесителя, временный коммутатор, первый вход которого подключен к выходу генератора периода модуляции СВЧ-сигнала, а второй вход подключен к выходу смесителя, а выходы соответственно к входам первого и второго фильтров. Последовательно соединенные генератор управляющего сигнала и фрмирователь управляющего сигнала, выход которого подсоединен к управляющему входу фазовращателя, причем второй вход смесителя подключен к выходу СВЧ-генератора.
Наиболее близким по технической сущности является «Устройство для измерения разности фаз» [RU 52487 опубл. 27.03.2006 г.]. Это устройство содержит два канала преобразования частоты: измерительный и опорный. Первый канал преобразования частоты содержит первый СВЧ генератор, первый делитель мощности, первый аттенюатор, первый смеситель. Второй канал преобразования частоты содержит второй СВЧ генератор, второй делитель мощности, второй аттенюатор, второй смеситель. Выход первого СВЧ генератора соединен с выходом первого делителя мощности. Первый выход первого делителя мощности соединен с выходом первого аттенюатора, второй выход первого делителя мощности соединен со вторым входом второго смесителя. Выход первого аттенюатора соединен со входом исследуемого четырехполюсника. Выход исследуемого четырехполюсника соединен с первым входом первого смесителя. Выход первого смесителя соединен с первым входом фазометра. В свою очередь, выход второго СВЧ генератора соединен со входом второго делителя мощности. Первый вход второго делителя мощности соединен со входом второго аттенюатора. Второй выход второго делителя мощности соединен со вторым входом второго смесителя. Выход второго смесителя соединен со вторым входом фазометра.
Недостатками этих устройств для измерения разности фаз является недостаточная точность производимых измерений, обусловленная отсутствием возможности точно фиксировать и управлять работой исследуемого четырехполюсника в измерительном тракте миллиметрового диапазона длин волн.
Технический результат устройства для измерения фазовых характеристик заключается в повышении точности проводимых измерений при их высокой производительности в миллиметровом диапазоне длин волн.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что она содержит первый генератор миллиметрового диапазона длин волн, первый смеситель, второй генератор миллиметрового диапазона длин волн, второй смеситель и фазометр.
Новым в устройстве для измерения фазовых характеристик является введение в него блока управления и устройства подключения с установленным на нем исследуемым четырехполюсником. Причем, выход первого генератора миллиметрового диапазона длин волн соединен с первым входом первого смесителя и первым входом устройства подключения. Второй вход устройства подключения соединен с выходом блока управления. Вход-выход блока управления соединен шиной со входом-выходом фазометра, к первому входу которого подключен выход второго смесителя. Выход устройства подключения соединен с первым входом второго смесителя, ко второму входу которого подключен выход второго генератора миллиметрового диапазона длин волн, который также соединен со вторым входом первого смесителя, выход первого смесителя соединен со вторым входом фазометра. Причем устройство подключения выполнено в виде последовательно соединенных первого трансформатора, первого поляризатора и первого трансформатора с диэлектрическим заполнением, выход которого соединен с первым входом исследуемого четырехполюсника, установленном на каретке с прецизионным фиксатором и эталонной по высоте пластиной. Выход исследуемого четырехполюсника подключен к последовательно соединенным второму трансформатору с диэлектрическим заполнением, второму поляризатору и второму трансформатору.
На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения фазовых характеристик.
На фиг.2 приведена функциональная схема устройства подключения.
Устройство для измерения фазовых характеристик содержит первый генератор миллиметрового диапазона длин волн 1, первый смеситель 2, второй генератор миллиметрового диапазона длин волн 3, второй смеситель 4, фазометр 5, блок управления 6, устройство подключения 7 с установленным на нем исследуемым четырехполюсником 11. Выход первого генератора миллиметрового диапазона длин волн 1 соединен с первым входом первого смесителя 2 и первым входом устройства подключения 7. Второй вход устройства подключения 7 соединен с выходом блока управления 6, вход-выход блока управления 6 соединен шиной со входом-выходом фазометра 5. Выход устройства подключения 7 соединен с первым входом второго смесителя 4, ко второму входу которого подключен выход второго генератора миллиметрового диапазона длин волн 3, который также соединен со вторым входом фазометра 5.
Устройство подключения может быть выполнено в виде последовательно соединенных первого трансформатора 8, первого поляризатора 9 и первого трансформатора с диэлектрическим заполнением 10, выход которого соединен с первым входом исследуемого четырехполюсника 11, установленного на каретке 12 с прецизионным фиксатором 13 и эталонной по высоте пластиной 14. Выход исследуемого четырехполюсника 11 подключен к последовательно соединенным второму трансформатору с диэлектрическим заполнением 15, второму поляризатору 16 и второму трансформатору.
Динамика работы установки. На первый смеситель 2 (фиг.1) поступают два сигнала миллиметрового диапазона длин волн от первого 1 и второго 3 генераторов, причем разница по частоте между ними соответствует преобразованной частоте на которой осуществляются фазовые измерения СВЧ фазометром 5 в диапазоне от 0,11 до 17,85 ГГц по опорному каналу. Одновременно сигнал миллиметрового диапазона длин волн с выхода первого генератора поступает на устройство подключения 7. Одновременно на другой вход устройства подключения 7 с выхода блока управления 6 поступают НЧ сигналы управления исследуемым четырехполюсником 11. С выхода устройства подключения 7, после взаимодействия с исследуемым четырехполюсником 11 по закону, определяемому блоком управления 6, сигнал миллиметрового диапазона длин волн поступает на вход второго смесителя 4, с выхода которого с помощью второго генератора миллиметрового диапазона 3 после переноса на рабочую частоту, поступает на измерительный вход фазометра 5. Управление динамическим процессом фазовых измерений и необходимая для этого межблочная синхронизация в устройстве для измерения фазовых характеристик выполняется ПЭВМ с адаптерами.
Исследуемый четырехполюсник 11 устанавливается в устройство подключения (фиг.2), на которое подается с генератора 1 сигнал миллиметрового диапазона длин волн. После взаимодействия с исследуемым четырехполюсником 11 сигнал миллиметрового диапазона длин волн после прохождения через цепочку, состоящую из второго трансформатора с диэлектрическим заполнением 15, второго поляризатора 16 и трансформатора 17 поступает на вход второго смесителя 4 для последующей обработки.
Исследуемый четырехполюсник 11 закрепляется на скользящей каретке 12, которая осуществляет возвратно-поступательные движения, перпендикулярно измерительному тракту миллиметрового диапазона длин волн. Для фазовых измерений исследуемых четырехполюсников 11, имеющих сложную двумерную структуру, применяется эталонная по высоте пластина 14, которая закрепляется на каретке 12.
Тракт миллиметрового диапазона длин волн устройства подключения (фиг.2) представляет собой совокупность волноводных элементов: первого и второго трансформаторов, первого и второго поляризаторов и первого и второго трансформаторов с диэлектрическим заполнением, закрепленных на едином основании и соединенных между собой жестким волноводным трактом. Использование прецизионного фиксатора 13 обеспечивает быстрое и однозначное подключение каретки с исследуемым четырехполюсником 11 и эталонной пластиной 14 к измерительному тракту миллиметрового диапазона длин волн.