RU2687850C1 - Устройство для измерения и способ определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей - Google Patents
Устройство для измерения и способ определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687850C1 RU2687850C1 RU2018109878A RU2018109878A RU2687850C1 RU 2687850 C1 RU2687850 C1 RU 2687850C1 RU 2018109878 A RU2018109878 A RU 2018109878A RU 2018109878 A RU2018109878 A RU 2018109878A RU 2687850 C1 RU2687850 C1 RU 2687850C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwave
- port
- mixers
- mixer
- intermediate frequency
- Prior art date
Links
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 3
- 241000764773 Inna Species 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 4
- KJQOYUHYAZGPIZ-PIJHVLQJSA-N conotoxin vc1.1 Chemical compound C([C@H]1C(=O)N2CCC[C@H]2C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@H](C(N[C@@H](CSSC[C@@H]2NC(=O)[C@@H](NC(=O)CN)CSSC[C@H](NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@@H]3CCCN3C(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC2=O)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N1)C(N)=O)=O)[C@@H](C)CC)C1=CN=CN1 KJQOYUHYAZGPIZ-PIJHVLQJSA-N 0.000 description 4
- 101100330294 Arabidopsis thaliana OASC gene Proteins 0.000 description 2
- 101150113964 MPK5 gene Proteins 0.000 description 2
- IWBBKLMHAILHAR-UHFFFAOYSA-N chembl402341 Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1C1=CC(=S)SS1 IWBBKLMHAILHAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 2
- 208000025247 virus-associated trichodysplasia spinulosa Diseases 0.000 description 2
- 102100023444 Centromere protein K Human genes 0.000 description 1
- 101000907931 Homo sapiens Centromere protein K Proteins 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/28—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Изобретения относятся к радиоизмерительной технике и могут быть использованы при измерении комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты (СВЧ-смесителей). Технический результат заключается в увеличении точности определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей, а также упрощении процесса измерений. Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей содержит в своем составе векторный анализатор цепей (ВАЦ) с первым, вторым, третьим и четвертым портами, а также СВЧ-гетеродин, согласованную нагрузку, испытуемый СВЧ-смеситель, первый опорный СВЧ-смесители, первый, второй и третий переключатели. Дополнительно введены второй опорный СВЧ-смеситель, усилитель промежуточной частоты, фиксированный и перестраиваемый аттенюаторы. Связи между вновь введенными и общими элементами обеспечивают при его использовании возможность перехода от одного измерения к другому с помощью переключений на промежуточной частоте за счет использования четырехпортового векторного анализатора цепей. При этом искомый комплексный коэффициент передачи испытуемого СВЧ-смесителя вычисляют по формуле:
где Σ1 - коэффициент передачи испытуемого и первого опорного СВЧ-смесителей; Σ2 - комплексный коэффициент передачи испытуемого и второго опорного СВЧ-смесителей; Σ3 - суммарный комплексный коэффициент передачи первого и второго опорных СВЧ-смесителей. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретения относятся к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты.
Известны устройства для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ, в зарубежной литературе именуемые векторными анализаторами цепей (ВАЦ). (Хибель М. Основы векторного анализа цепей. М.: Издательский дом МЭИ, 2009 г., с. 26, рис. 2.1.1). В общем случае, ВАЦ, предназначенный для измерения испытуемого устройства с произвольным числом портов, также содержит любое целое число портов или каналов, каждый из которых состоит из СВЧ-генератора испытательных сигналов, когерентного с ним СВЧ-гетеродина, тестового порта, обеспечивающего разделение падающих и отраженных волн, два супергетеродинных приемника для измерительного и опорного каналов с целью понижения частоты, а также компьютер для выполнения математической коррекции систематических ошибок и визуализации измерительных данных. При этом из уровня техники наибольшее распространение получили двух- и четырехпортовые реализации ВАЦ.
Такие приборы позволяют измерять коэффициенты отражения от любого порта испытуемого устройства, а также коэффициенты передачи между любыми двумя портами этого устройства. Однако с их помощью невозможно напрямую измерять комплексные коэффициенты передачи СВЧ-устройств с преобразованием частоты, так как измерение угла сдвига фаз, вносимого в сигнал промежуточной частоты, относительно сигнала СВЧ.
Известны устройства для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников, содержащие два генератора качающейся частоты, блок управления генераторами, исследуемый четырехполюсник с преобразованием частоты, смеситель фазовой автоподстройки частоты, блок фазовой автоподстройки частоты, два смесителя промежуточной частоты измерительного и опорного каналов, генератор промежуточных частот, фазовый детектор, двухканальный амплитудно-фазовый индикатор и вспомогательный смеситель, а также элемент сравнения и управляемый аттенюатор (а.с. №918890 МПК5 G01R 27/28, опубл. 07.04.1982, и а.с. №1075195 МПК5 G01R 27/28, опубл. 23.02.1984). Помимо параметров четырехполюсников без преобразования частоты, с помощью этих устройств возможно измерение параметров четырехполюсников с преобразованием частоты и СВЧ-смесителей.
Однако с помощью указанных устройств возможно измерять комплексный коэффициент передачи испытуемого СВЧ-смесителя лишь относительно опорного сигнала или опорного СВЧ-смесителя, что уменьшает точность измерений.
Известны устройства для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразованием частоты, состоящие из измерительного фазового моста на основе испытуемого и опорного четырехполюсников с преобразованием частоты, генератора испытательных сигналов, векторного вольтметра и переключателей (а.с. №1538149 МПК5 G01R 27/28, опубл. 23.01.1990, и а.с. №1599811 МПК5 G01R 27/28, опубл. 15.10.1990).
С помощью таких устройств возможно определение истинного значения сдвига фаз испытуемого СВЧ-смесителя, не зависящего от опорного сигнала. Однако работа с данными устройствами предполагает проведение измерений, содержащих как минимум шесть соединений и разъединений трактов СВЧ, что вносит дополнительную случайную погрешность измерений, связанную с неидентичностью механических соединений этих трактов. Наибольшее влияние эта неидентичность оказывает именно на фазовые измерения.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты, содержащее испытуемый СВЧ-четырехполюсник, измеритель параметров четырехполюсников СВЧ, состоящий из генератора испытательных СВЧ-сигналов, первого переключателя и связанной с ним согласованной нагрузки, СВЧ-гетеродина, четырех направленных ответвителей, векторного вольтметра с выходным контактом, первого и второго портов, испытуемого и опорного СВЧ-смесителя и СВЧ-генератора. При этом смеситель фазовой автоподстройки частоты, фазовый детектор, два смесителя промежуточной частоты, второго, третий, четвертый переключатели, генератор опорных частот, компаратор и компьютер образуют вместе с испытуемым СВЧ-смесителем, опорным СВЧ-смесителем и СВЧ-генератором двухканальный супергетеродинный приемник, (пат. РФ №2524049, МПК G01R 27/28 (2006.01), опубл. 27.07.2014). Такое устройство позволяет измерять абсолютные комплексные коэффициенты передачи и отражения испытуемого СВЧ-смесителя без выполнения переключений и переподсоединений в СВЧ-трактах.
Однако работа данного устройства предполагает измерения как на сверхвысоких, так и на промежуточных частотах. При этом для измерения на промежуточных частотах используют дополнительный измерительный прибор - компаратор, который необходимо дополнительно калибровать вместе с трактами промежуточной частоты двухканального супергетеродинного приемника для устранения систематической погрешности. При этом случайная погрешность измерений с помощью компаратора дополнительно уменьшает точность измерения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-устройств с преобразованием частоты. Кроме того, с помощью данного устройства при измерении суммы комплексных коэффициентов передачи испытуемого и опорного СВЧ-смесителей невозможно учесть и устранить амплитудно-фазовую погрешность, связанную с ослаблением испытательного сигнала СВЧ с испытуемом СВЧ-смесителе.
В этом устройстве измеритель параметров четырехполюсников СВЧ будем называть векторным анализатором цепей. При этом будем рассматривать четырехпортовое исполнение данного прибора.
Известен способ определения коэффициентов передачи четырехполюсников с преобразованием частоты (а.с. 1596278, МПК G01R 27/28). Этот способ основан на том, что при помощи измерительного фазового моста измеряют в логарифмическом масштабе суммарный коэффициент передачи испытуемого и опорного четырехполюсников с преобразованием частоты соединенных последовательно, а затем, также при помощи измерительного фазового моста, измеряют в логарифмическом масштабе разностный коэффициент передачи испытуемого и опорного четырехполюсников с преобразованием частоты, соединенных параллельно. После этого по формуле определяют коэффициент передачи испытуемого четырехполюсника с преобразованием частоты. При этом необходимо уточнить, что в данном способе под термином «коэффициент передачи» в рамках данного способа подразумевается модуль комплексного коэффициента передачи испытуемого четырехполюсника с преобразованием частоты. Но при этом такой способ позволяет определить и угол сдвига фаз испытуемого четырехполюсника с преобразованием частоты.
Однако погрешность измерения комплексного коэффициента передачи четырехполюсника с преобразованием частоты в этом способе увеличивается с ростом частоты входного сигнала испытуемого четырехполюсника за счет нестабильности контактных СВЧ-соединений. Такой способ достаточно сложен в технической реализации и слабо поддается автоматизации, поскольку для этого требуется применение электромеханических СВЧ-переключателей, но при этом нестабильность фазового сдвига их контактов выше, чем у обычного СВЧ-соединения, и за счет этого увеличивается погрешность измерений.
Известен способ определения характеристик устройств с преобразованием частоты (пат. США 6690722, МПК Н04В 17/00). В этом способе на вход испытуемого устройства с преобразованием частоты подают входной сигнал исходной частоты, который в нем преобразуют в сигнал промежуточной частоты. Затем сигнал промежуточной частоты с выхода испытуемого устройства с преобразованием частоты подают на рассогласованный двухполюсник. Отраженный от рассогласованного двухполюсника сигнал промежуточной частоты подают обратно на испытуемое устройство с преобразованием частоты, в котором он преобразуется обратно в отраженный сигнал исходной частоты. Сравнивая, входной и отраженный сигналы исходной частоты, определяют комплексный коэффициент передачи испытуемого устройства с преобразованием частоты.
Однако данный способ имеет высокую амплитудно-фазовую погрешность, обусловленную различными уровнями падающего и отраженного сигналов, которая сравнима с погрешностью переключений в способе по а.с. 1596278. Кроме этого, данный способ имеет ограниченные возможности, поскольку в нем изначально предполагается, что испытуемое устройство с преобразованием частоты является взаимным. Поэтому такой способ не позволяет измерять параметры преобразователей частоты, содержащих помимо смесителей дополнительными устройствами, такие как усилители, циркуляторы, являющимися невзаимными.
Наиболее близким к предлагаемому является способ определения коэффициентов передачи преобразователей частоты (пат. 2029966, МПК G01R 27/28), заключающейся в преобразовании выходного сигнала промежуточной частоты исследуемого преобразователя в СВЧ-сигнал, частота которого равна частоте сигнала на его входе, с помощью обратновключенного первого опорного преобразователя частоты, и измерении с помощью векторного анализатора СВЧ-цепей модуля и фазы суммарного коэффициента передачи исследуемого и первого опорного преобразователей частоты. Кроме того, измеряют модуль и фазу суммарного коэффициента передачи исследуемого и второго опорного преобразователя частоты, включаемого вместо первого опорного преобразователя частоты. Затем измеряют модуль и фазу суммарного коэффициента передачи первого опорного преобразователя частоты, включаемого в прямом направлении, и второго опорного преобразователя частоты, включаемого в обратном направлении. После этого вычисляют модуль и фазу коэффициентов передачи исследуемого преобразователя частоты, первого опорного преобразователя и второго опорного преобразователя. При этом в данном способе предполагается использование двухпортового векторного анализатора цепей.
Однако данный способ имеет большую погрешность измерений за счет нестабильности контактных СВЧ-соединений, поскольку даже если промежуточная частота не лежит в диапазоне СВЧ, такой способ содержит минимум четыре цикла соединения и разъединения на СВЧ. Кроме того, точность измерений с помощью данного устройства уменьшается за счет амплитудно-фазовой погрешности, возникающей в опорных устройствах с преобразованием частоты.
Техническим результатом является увеличение точности определения искомой величины, а также упрощение процесса измерений.
Для достижения технического результата предлагается устройство, содержащее в своем составе векторный анализатор цепей (ВАЦ) с первым, вторым, третьим и четвертым портами, а также СВЧ-гетеродин, согласованную нагрузку, испытуемый СВЧ-смеситель, первый и второй опорные СВЧ-смесители, первый, второй и третий переключатели, усилитель промежуточной частоты, фиксированный и перестраиваемый аттенюаторы.
Первый порт ВАЦ соединен с портом радиочастоты RF (англ. Radio Frequency - радиочастота) испытуемого СВЧ-смесителя, порт гетеродина LO (англ. Local Oscillator - гетеродин) которого связан одновременно с выходом СВЧ-гетеродина и портами гетеродина первого и второго опорных СВЧ-смесителей. Четвертый порт ВАЦ связан с согласованной нагрузкой для изоляции между каналами. Порт промежуточной частоты IF (англ. Intermediate Frequency - промежуточная частота) испытуемого СВЧ-смесителя соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт которого соединен со входом фиксированного аттенюатора, выход которого соединен со входом усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен со входом перестраиваемого аттенюатора. При этом выход этого аттенюатора соединен с подвижным контактом третьего переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с портом промежуточной частоты второго опорного СВЧ-смесителя, порт радиочастоты которого соединен с третьим портом ВАЦ. При этом первый неподвижный контакт третьего переключателя соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя. Подвижный контакт второго переключателя соединен с портом промежуточной частоты первого опорного СВЧ-смесителя, порт радиочастоты которого соединен со вторым портом ВАЦ.
Способ определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей, включающий преобразование выходного сигнала промежуточной частоты исследуемого СВЧ-смесителя в СВЧ-сигнал, частота которого равна частоте сигнала на его входе, с помощью обратновключенного первого опорного СВЧ-смесителя и измерении с помощью четырехпортового ВАЦ суммарного комплексного коэффициента передачи испытуемого и первого опорного СВЧ-смесителей Σ1. Затем с помощью изменения положения переключателей измеряют комплексный коэффициент передачи испытуемого и второго опорного СВЧ-смесителей Σ2. Затем снова с помощью изменения положения переключателей измеряют суммарный комплексный коэффициент передачи первого и второго опорных СВЧ-смесителей Σ3. После этого вычисляют комплексные коэффициенты передачи испытуемого СВЧ-смесителя, которыми без ограничений общности могут быть и первый, и второй опорные СВЧ-смесители. При этом искомый комплексный коэффициент передачи испытуемого СВЧ-смесителя вычисляют по формуле:
Отличительными признаками заявляемого устройства от прототипа являются наличие вновь введенных:
- второго опорного СВЧ-смесителя;
- усилителя промежуточной частоты;
- фиксированного и перестраиваемого аттенюаторов,
а также связи между вновь введенными и общими с прототипом элементами.
Отличительным признаком предлагаемого способа является возможность перехода от одного измерения к другому с помощью переключений на промежуточной частоте, используя четырехпортовый векторный анализатор цепей.
Наличие этих отличительных существенных признаков устройства и способа обеспечивает уменьшение погрешности измерений, т.к. отсутствует необходимость использования компаратора и появляется возможность перехода от одного измерения к другому только с помощью переключений в трактах промежуточной частоты, что также упрощает процесс определения искомой величины. Кроме того, наличие усилителя промежуточной частоты и двух аттенюаторов позволяет устранить амплитудно-фазовую погрешность, возникающую в опорных СВЧ-смесителях.
На фигуре представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей.
Устройство содержит в своем составе ВАЦ 1 с первым, вторым, третьим и четвертым портами, а также СВЧ-гетеродин 2, согласованную нагрузку 3, испытуемый СВЧ-смеситель 4, первый 5 и второй 6 опорные СВЧ-смесители, первый 7, второй 8 и третий 9 переключатели, фиксированный аттенюатор 10, усилитель промежуточной частоты 11 и перестраиваемый аттенюатор 12.
Первый порт ВАЦ 1 соединен с портом радиочастоты RF испытуемого СВЧ-смесителя 4, порт гетеродина LO которого связан одновременно с выходом СВЧ-гетеродина 2 и портами гетеродина первого 5 и второго 6 опорных СВЧ-смесителей. Четвертый порт ВАЦ 1 связан с согласованной нагрузкой 3. Порт промежуточной частоты IF испытуемого СВЧ-смесителя 4 соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя 7, подвижный контакт которого соединен со входом фиксированного аттенюатора 10, выход которого соединен со входом усилителя промежуточной частоты 11, выход которого соединен со входом перестраиваемого аттенюатора 12. При этом выход этого аттенюатора 12 соединен с подвижным контактом третьего переключателя 9, второй неподвижный контакт которого соединен с портом промежуточной частоты второго опорного СВЧ-смесителя 6, порт радиочастоты которого соединен с третьим портом ВАЦ 1. При этом первый неподвижный контакт третьего переключателя 9 соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя 8, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя 7. Подвижный контакт второго переключателя 8 соединен с портом промежуточной частоты первого опорного СВЧ-смесителя 5, порт радиочастоты которого соединен со вторым портом ВАЦ 1.
Для осуществления способа определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей устройство будем использовать следующим образом.
Перед началом измерений векторный анализатор цепей 1 должен быть откалиброван по одному из известных способов калибровки ВАЦ, например, основанному на использовании четырех эталонных элементов СВЧ-тракта: нагрузок холостого хода, короткого замыкания и согласованной нагрузки, а также перемычки между портами. Этот метод в литературе называется SOLT от первых букв слов: Short - короткозамкнутая нагрузка (КЗ), Open - нагрузка холостого хода (XX), Load - согласованная нагрузка (СН) и Thru - перемычка между портами (см. В.Г. Губа, А.А. Ладур, А.А. Савин Классификация и анализ методов калибровки векторных анализаторов цепей // Доклады ТУСУРа - №2 (24) - ч. 1-2011, С. 149-155).
Затем предварительно определяют коэффициенты передачи трактов промежуточной частоты, а именно:
- тракта от первого неподвижного контакта первого переключателя 7 в первом положении его подвижного контакта до подвижного контакта второго переключателя 8 во втором положении его подвижного контакта и первом положении подвижного контакта третьего переключателя 9;
- тракта от первого неподвижного контакта первого переключателя 7 в первом положении его подвижного контакта до второго неподвижного контакта третьего переключателя 9 во втором положении его подвижного контакта.
- тракта от подвижного контакта второго переключателя 8 в первом положении его подвижного контакта до второго неподвижного контакта третьего переключателя 9 во втором положении его подвижного контакта и втором положении подвижного контакта первого переключателя 7.
Так как данные тракты работают на одной низкой промежуточной частоте, их параметры могут быть измерены стандартными способами (Хибель М. Основы векторного анализа цепей. М.: Издательский дом МЭИ, 2009 г., с. 20-22) и учтены далее при вычислениях.
В первом положении подвижных контактов первого 7 и третьего 9 переключателей, а также во втором положении подвижного контакта второго переключателя 8 реализуют схему измерений суммарного комплексного коэффициента передачи испытуемого 4 и первого опорного 5 СВЧ-смесителей.
Комплексные коэффициенты передачи последовательно соединенных элементов устройства здесь и далее перемножают, а параллельно соединенных - делят.
На порт радиочастоты испытуемого СВЧ-смесителя 4 от ВАЦ 1 подают испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF. Одновременно на порты гетеродина испытуемого 4 и первого опорного 5 СВЧ-смесителей постоянно поступают когерентные с испытательными сигналы от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO. При этом реализуют как режим измерений с постоянной промежуточной частотой, когда ВАЦ 1 и СВЧ-гетеродин 2 перестраивают синхронно в исследуемой полосе частот, так и режим измерений с переменной промежуточной частотой, когда по частоте перестраивают только ВАЦ 1.
Испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF, поступающий на порт радиочастоты испытуемого СВЧ-смесителя 4, преобразуется с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO в сигнал промежуточной частоты ƒIF на порте промежуточной частоты испытуемого СВЧ-смесителя 4. Далее этот сигнал через первый переключатель 7 в первом положении его подвижного контакта поступает на вход фиксированного аттенюатора 10, служащего для уменьшения коэффициента отражения от входа усилителя промежуточной частоты 11, в котором сигнал промежуточной частоты ƒIF усиливают и затем с помощью перестраиваемого аттенюатора 12 регулируют до уровня испытательного СВЧ-сигнала с частотой ƒRF. Это необходимо для того, чтобы входные сигналы различной частоты, поступающие на различные порты опорных СВЧ-смесителей, были одного уровня, что позволяет исключить амплитудно-фазовую погрешность, возникающую в любых нелинейных устройствах. Далее сигнал промежуточной частоты ƒIF через третий переключатель 9 в первом положении его подвижного контакта и второй переключатель 8 во втором положении его подвижного контакта поступает на порт промежуточной частоты первого опорного СВЧ-смесителя 5, где с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO преобразуется в СВЧ-сигнал ƒRF на порте радиочастоты первого опорного СВЧ-смесителя 5 и поступает на второй порт ВАЦ 1. При этом с помощью ВАЦ 1 измеряют комплексный коэффициент передачи S21 от первого до второго его портов:
Здесь и далее - комплексные коэффициенты передачи соответствующих элементов блок-схемы устройства, изображенной на фигуре. При этом здесь и далее, так как комплексные коэффициенты передачи трактов ПЧ измерены заранее, их можно не учитывать при вычислении искомой величины и записывают уравнение (1), левая часть которого тождественна по величине Σ1 суммарному комплексному коэффициенту передачи испытуемого 4 и первого опорного 5 СВЧ-смесителей:
Далее в первом положении подвижных контактов первого 7 и второго 8 переключателей, а также во втором положении подвижного контакта третьего переключателя 9 проводят измерение суммарного комплексного коэффициента передачи испытуемого 4 и второго опорного 6 СВЧ-смесителей.
На порт радиочастоты испытуемого СВЧ-смесителя 4 от ВАЦ 1 подают испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF. Одновременно на порты гетеродина испытуемого 4 и второго опорного 6 СВЧ-смесителей постоянно поступают когерентные с испытательными сигналы от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO.
Испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF, поступающий на порт радиочастоты испытуемого СВЧ-смесителя 4, преобразуется с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO в сигнал промежуточной частоты ƒIF на порте промежуточной частоты испытуемого СВЧ-смесителя 4. Далее этот сигнал через первый переключатель 7 в первом положении его подвижного контакта поступает на вход фиксированного аттенюатора 10, служащего для уменьшения коэффициента отражения от входа усилителя промежуточной частоты 11, в котором сигнал промежуточной частоты ƒIF усиливают и затем с помощью перестраиваемого аттенюатора 12 регулируют до уровня испытательного СВЧ-сигнала с частотой ƒRF. Далее сигнал промежуточной частоты ƒIF через третий переключатель 9 во втором положении его подвижного контакта поступает на порт промежуточной частоты второго опорного СВЧ-смесителя 6, где с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO преобразуется в СВЧ-сигнал ƒRF на порте радиочастоты второго опорного СВЧ-смесителя 6 и поступает на третий порт ВАЦ 1. При этом с помощью ВАЦ 1 измеряют комплексный коэффициент передачи S31 от первого до третьего его портов, описываемый уравнением (3), левая часть которого тождественна по величине Σ2 суммарному комплексному коэффициенту передачи испытуемого 4 и второго опорного 5 СВЧ-смесителей:
Во втором положении подвижных контактов первого 7 и третьего 9 переключателей, а также в первом положении подвижного контакта второго переключателя 8 проводят измерение суммарного комплексного коэффициента передачи первого 5 и второго 6 опорных СВЧ-смесителей.
На порт радиочастоты первого опорного СВЧ-смесителя 5 от ВАЦ 1 подают испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF. Одновременно на порты гетеродина первого 5 и второго 6 опорных СВЧ-смесителей постоянно поступают когерентные с испытательными сигналы от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO.
Испытательный СВЧ-сигнал с частотой ƒRF, поступающий на порт радиочастоты первого опорного СВЧ-смесителя 5, преобразуют с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO в сигнал промежуточной частоты ƒIF на порте промежуточной частоты первого опорного СВЧ-смесителя 5. Далее этот сигнал через второй переключатель 8 в первом положении его подвижного контакта и первый переключатель 7 во втором положении его подвижного контакта поступает на вход фиксированного аттенюатора 10, служащего для уменьшения коэффициента отражения от входа усилителя промежуточной частоты 11, в котором сигнал промежуточной частоты ƒIF усиливают и затем с помощью перестраиваемого аттенюатора 12 регулируют до уровня испытательного СВЧ-сигнала с частотой ƒRF. Далее сигнал промежуточной частоты ƒIF через третий переключатель 9 во втором положении его подвижного контакта поступает на порт промежуточной частоты второго опорного СВЧ-смесителя 6, где с помощью сигнала от СВЧ-гетеродина 2 с частотой ƒLO преобразуется в СВЧ-сигнал ƒRF на порте радиочастоты второго опорного СВЧ-смесителя 6 и поступает на третий порт ВАЦ 1. При этом с помощью ВАЦ 1 измеряют комплексный коэффициент передачи S32 от второго до третьего его портов, описываемый уравнением (4), левая часть которого тождественна по величине ΣЗ суммарному комплексному коэффициенту передачи первого 5 и второго 6 опорных СВЧ-смесителей:
При этом важно отметить, что в уравнениях (2) и (4) коэффициенты передачи первого опорного СВЧ-смесителя 5 должны быть равны при его работе соответственно в режимах преобразования частот сигналов из промежуточной частоты в СВЧ и обратно, что предъявляет требование взаимности к данному устройству.
После трех измерений суммарных комплексных коэффициентов передачи записывают систему уравнений, состоящую из уравнений (2), (3) и (4) и получают решение для комплексного коэффициента передачи или испытуемого СВЧ-смесителя 4 в виде:
При этом на согласованной нагрузке 3 рассеивается мощность паразитных сигналов, поступающих из соседних каналов ВАЦ 1.
За счет использования предлагаемого устройства, устраняется погрешность измерений, вызванная неидентичностью измерительного и опорного каналов двухканального супергетеродинного приемника в измерителе комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей и наличием дополнительного измерителя в виде компаратора, а также амплитудно-фазовая погрешность, возникающая в опорном СВЧ-смесителе.
Claims (3)
1. Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей, содержащее в своем составе векторный анализатор цепей (ВАЦ), согласованную нагрузку, СВЧ-гетеродин, испытуемый СВЧ-смеситель, первый опорный СВЧ-смеситель, первый, второй и третий переключатели, отличающееся тем, что в него дополнительно введены второй опорный СВЧ-смеситель, усилитель промежуточной частоты, фиксированный и перестраиваемый аттенюаторы, а ВАЦ использован в четырехпортовом исполнении, при этом первый порт векторного анализатора цепей соединен с портом радиочастоты испытуемого СВЧ-смесителя, порт гетеродина которого связан одновременно с выходом СВЧ-гетеродина и портами гетеродина первого и второго опорных СВЧ-смесителей, четвертый порт векторного анализатора цепей связан с согласованной нагрузкой, порт промежуточной частоты испытуемого СВЧ-смесителя соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт которого соединен со входом фиксированного аттенюатора, выход которого соединен со входом усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен со входом перестраиваемого аттенюатора, выход которого соединен с подвижным контактом третьего переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с портом промежуточной частоты второго опорного СВЧ-смесителя, порт радиочастоты которого соединен с третьим портом ВАЦ, при этом первый неподвижный контакт третьего переключателя соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым неподвижным контактом первого переключателя, а подвижный контакт второго переключателя соединен с портом промежуточной частоты первого опорного СВЧ-смесителя, порт радиочастоты которого соединен со вторым портом ВАЦ.
2. Способ определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей, реализуемый с помощью устройства по п. 1, в котором преобразуют выходной сигнал промежуточной частоты исследуемого СВЧ-смесителя в СВЧ-сигнал, частота которого равна частоте сигнала на его входе, с помощью обратно включенного первого опорного СВЧ-смесителя и измеряют с помощью четырехпортового ВАЦ суммарного комплексного коэффициента передачи испытуемого и первого опорного СВЧ-смесителей ∑1, с помощью изменения положения переключателей суммарного комплексного коэффициента передачи испытуемого и второго опорного СВЧ-смесителей измеряют ∑2, с помощью изменения положения переключателей суммарного комплексного коэффициента передачи первого и второго опорных СВЧ-смесителей измеряют ∑3, а затем вычисляют искомый комплексный коэффициент передачи испытуемого СВЧ-смесителя по формуле:
отличающийся тем, что переход от одного измерения к другому осуществляют с помощью переключений на промежуточной частоте, используя четырехпортовый векторный анализатор цепей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018109878A RU2687850C1 (ru) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Устройство для измерения и способ определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018109878A RU2687850C1 (ru) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Устройство для измерения и способ определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2687850C1 true RU2687850C1 (ru) | 2019-05-16 |
Family
ID=66578906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018109878A RU2687850C1 (ru) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Устройство для измерения и способ определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2687850C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110988548A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-10 | 航天恒星科技有限公司 | 微波变频器的测试方法及其平台 |
CN112798862A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-14 | 清远市天之衡传感科技有限公司 | 网络分析仪测量装置及*** |
RU2771481C1 (ru) * | 2021-09-01 | 2022-05-04 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Способ векторной калибровки с учетом собственных шумовых параметров измерителя |
CN114785428A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-07-22 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 微波变频组件测试装置及测试方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1659904A1 (ru) * | 1989-01-19 | 1991-06-30 | Минский радиотехнический институт | Анализатор СВЧ-цепей |
RU2029966C1 (ru) * | 1991-06-26 | 1995-02-27 | Минский радиотехнический институт | Способ определения коэффициентов передачи преобразователей частоты |
US6690722B1 (en) * | 2000-06-09 | 2004-02-10 | Agilent Technologies, Inc. | Method for characterizing frequency translation devices |
US20050258815A1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-11-24 | Shoulders Robert E | Method for measuring a three-port device using a two-port vector network analyzer |
DE102006035827A1 (de) * | 2006-03-15 | 2007-09-20 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur vektoriellen Messung der Streuparameter von frequenzumsetzenden Schaltungen |
RU2524049C1 (ru) * | 2013-02-14 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "КубГУ") | Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения свч-устройств с преобразованием частоты |
-
2018
- 2018-03-20 RU RU2018109878A patent/RU2687850C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1659904A1 (ru) * | 1989-01-19 | 1991-06-30 | Минский радиотехнический институт | Анализатор СВЧ-цепей |
RU2029966C1 (ru) * | 1991-06-26 | 1995-02-27 | Минский радиотехнический институт | Способ определения коэффициентов передачи преобразователей частоты |
US6690722B1 (en) * | 2000-06-09 | 2004-02-10 | Agilent Technologies, Inc. | Method for characterizing frequency translation devices |
US20050258815A1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-11-24 | Shoulders Robert E | Method for measuring a three-port device using a two-port vector network analyzer |
DE102006035827A1 (de) * | 2006-03-15 | 2007-09-20 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur vektoriellen Messung der Streuparameter von frequenzumsetzenden Schaltungen |
RU2524049C1 (ru) * | 2013-02-14 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "КубГУ") | Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения свч-устройств с преобразованием частоты |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110988548A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-10 | 航天恒星科技有限公司 | 微波变频器的测试方法及其平台 |
CN110988548B (zh) * | 2019-12-16 | 2023-06-06 | 航天恒星科技有限公司 | 微波变频器的测试方法及其平台 |
CN112798862A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-14 | 清远市天之衡传感科技有限公司 | 网络分析仪测量装置及*** |
RU2771481C1 (ru) * | 2021-09-01 | 2022-05-04 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Способ векторной калибровки с учетом собственных шумовых параметров измерителя |
CN114785428A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-07-22 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 微波变频组件测试装置及测试方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2687850C1 (ru) | Устройство для измерения и способ определения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей | |
RU2524049C1 (ru) | Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения свч-устройств с преобразованием частоты | |
US9176174B1 (en) | Systems and methods for simultaneously measuring forward and reverse scattering parameters | |
US9720023B2 (en) | Vector network power meter | |
US7592818B2 (en) | Method and apparatus for measuring scattering coefficient of device under test | |
US7002335B2 (en) | Method for measuring a three-port device using a two-port vector network analyzer | |
US5170126A (en) | Microwave six-port noise parameter analyzer | |
EP0265073B1 (en) | Test arrangement | |
CN108627696B (zh) | 一种矢量网络的测量装置及其测量方法 | |
RU2621368C1 (ru) | Способ определения угла сдвига фаз СВЧ-устройства с преобразованием частоты | |
EP0234111B1 (en) | Six-port reflectometer test arrangement | |
RU2104561C1 (ru) | Способ измерения коэффициента усиления антенн и устройство для его реализации | |
US10145931B2 (en) | Tester | |
RU2682079C1 (ru) | Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты | |
RU2687980C1 (ru) | Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты | |
RU2276377C1 (ru) | Устройство для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников с преобразователем частоты | |
Nikolaenko et al. | Analysis of modern techniques for automatic measurements in microwaves | |
RU2648746C1 (ru) | Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей | |
RU2805381C1 (ru) | Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ с преобразованием частоты | |
RU2774501C1 (ru) | Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ | |
RU2649861C1 (ru) | Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты | |
RU2646948C1 (ru) | Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты вверх | |
RU2753828C1 (ru) | Способ калибровки и определения собственных систематических погрешностей векторного анализатора цепей | |
RU2673781C1 (ru) | Способ калибровки двухканального супергетеродинного приемника в измерителе комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты | |
US10151822B2 (en) | Tester |