SU1267279A1 - Измеритель спектров частотных шумов маломощных СВЧ-генераторов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике. Предназначено дл  измерени  частотных шумов СВЧ-генератора . Цель изобретени  - повьпиение чувствительности измерител . В устройство, содержащее направленные отвётвители 1, 6, 8, резонатор 2, компенсатор 3 несущей, сумматор 7, детектор 9, аттенюаторы 10, 12, 17, фазовращатели 11, 13, 18, усилитель 14 промежуточной частоты (ПЧ), балансный детектор 15 колебаний ПЧ, генератор 16 колебаний ПЧ, низкочастотный анализатор 19 спектра, дл  достижени  цели за счет подавлени  несущей , модул ции фазы и усилени  сигнала, последующего восстановлени  несущей в сигнале синхронного детектировани  и анализа спектра продетектированного сигнала, в устройство введены новые св зи, малошум щий усилитель 4, модул тор 5 фазы. Предельна  чувствительность предлагаемого измерител  по уровн м измер емых частотных шумов СВЧ-генераторов ограничиваетс  шумами балансного О детектора 15, нормированными к квадрату эффективного значени  напр жеел ни  несущей подводимых к нему колес баний. Предельна  чувствительность измерител  по уровню входной СВЧмощности соответствует чувствительности супергетеродинного приемника. Чувствительность устройства как по N9 величинам измер емых частотных шуа мов, так и по минимальнЕ)1м значени м ю СВЧ-мощности генератора измерител  Bbmie, чем у прототипа, на 39-40 дБ. i ил. со

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и предназначено дл  измерени  частотных СВЧ-генераторов,

Цепь изобретени  повьш1ение чувствительности измерител  путем по;давлени  несущей, модулйции фаза и усилени  сигнала, последующего восстановлени  несущей в сигнале, синхронного детектировани  и анализа спектра продетектированного сигнала. На чертеже приведена структурна  схема измерител ,

Измеритель содержит направленный ответвитель 1, вход которого  вл етс  входом устройства, к первому выходу которого подключены последовательно соединенные резонатор 2, компенсатор 3 несущей, малошум щий усилитель 4j модул тор 5 фазы, направленньй ответвитель 6 сумматор 7, направленный ответвитель 8, детектор 9, последовательно соединенные первьй аттенюатор 10 и первьй фазовращатель 11 , которые включены между вторым выходом направленного ответвител  1 и вторым входом компенсатора 3 несущей, последовательно соединенные аттенюатор 12 и фазовращатель 13, которые включены между третьим выходом направленного ответвител  1 и вторым входам сумматора 7 5 подключенные к выходу детектора 9 последовательно соединеные усилитель 14 промежуточной частоты и балансньй детектор 15 колебаний промежуточной частоты, генератор 16 колебаний промежуточной частоты, выход которого подключен к входу модул ции модул тора 5 фазы, между выходом генератора 16 и вторым входом балансного детектора 15 включены последовательно соединенные аттенюатор 17 и фазовращатель 18, н:изкочастотный анализатор 19 спектра, который подключен к выходу балансного детектора 15, вторые выходы второго 6 и третьего 8 направленных ответвителей подключены соответственно к входам первого 20 и второго 21 анализаторов спектра СВЧ-диапаэона,

Измеритель работает следующим образом,

СВЧ-резонатор настраивают на частоту исследуемого генератора.

Регулировкой уровн  сигнала первы аттенюатором 10 и его фазы первым фаз ппащателем 11 снижаетс  уровень

несущей, в компенса.торе 3, что контролируетс  первым СВЧ-анализ-атором 20 спектра. Регулировкой величины напр жени  генератора 16 промежуточной частоты устанавливаетс  индекс модул ции фазы модул тором 5 сигнала , усиленного малюшум щим усилителем 4, равным 2,405. В этом случае несуща  в спектре сигнала на выходе модул тора 5 отсутствует, что контролируетс  первым СВЧ-анализатором 20 спектра. В фазе боковьрс составл ющих спектра этого сигнала содержатс  фазовые щумы испытуемого генеработа и частотные шумы этого генератора , преобразовалные резонатором 2 в фазовые шумы. В сумматоре 7 несуща  восстанавливаетс , что контролируетс  вторым СВЧ-анализатором 21 спектра. Фаза этой несущей вторым фазовращателем 13 поворачиваетс  на 90 относительно фазы исходных колебаний. При таком повороте фазы несущей на СВЧ-детекторе 9 происходит фазовое детектирование подводимых к нему колебаний, при котором в спектре сигнала на нагрузке детектора 9 содержатс  составл ющие промежуточной частоты. Они вьщел ютс  усилителем 14 колебаний промежуточной частоты . Аттенюатором 12 устанавливаетс  уровень мощности колебаний,подводимых к детектору 9. Величина этого уровн  контролируетс  анализато-ром 21 спектра СВЧ-колебаний, На выходе балансного детектора 15 вследствие равенства несущих частот колебаний , подводимых к обоим его входам, выдел етс  посто нна  составл юща  напр жени  и шумовое напр жение, пропорциональное частотным шумам испытуемого генератора.

Третьим фазовращателем 18 регуируетс  фаза опорных колебаний,

подводимых к балансному детектору 15 колебаний промежуточной частоты, до получени  максимальных показаний низкочастотного анализатора 19. Допустимое напр жение опорных колебаНИИ устанавливаетс  аттенюатором 17. Спектр шумового нз.пр жени  на выходе балансного детектора 15, пропорционального частотным шумам испытуемого СВЧ-генератора, определ етс 

низкочастотным анализатором 19 спектра . В балансном детекторе 15 подавл ютс  амплитудные шумы, которые имеютс  в сигнале, поступающем на смеситель с выхода усилител  14 промежуточной частоты.

Шумы, подлежащие измерению, содержатс  в колебани х на выходе усилител  14 как флюктуации фазы колебаний промежуточной частоты. Поэтому преобразование колебаний, подводимых к детектору 15  вл етс  фазовым детектированием и максимальный сигнал на выходе низкочастотного анализатора 19 спектра получаетс  при разности фаз колебаний, подводимых к детектору 15, равной 90°.

Калибровку измерител  можно провести любым из известных методов.

К измерителю подключаетс  СВЧ-генератор с электрической перестройкой частоты. С помощью вспомогательного генератора низкой частоты осуществл етс  модул ци  частоты вспомогательного СВЧ-генератора до такой величины , при которой в спектре колебаний, наблюдаемом по анализатору 20, несуща  исчезает. Аттенюатор 10 при этом должен быть полностью закрыт или фазовращатель 11 разрегулирован, чтобы исключить подавление несущей в компенсаторе 3. Частоту модулирующего напр жени  F выбирают в диапазоне примерно от 10 до 100 кГц. Амплитуда девиации .частоты вспомогательного СВЧ-генератора при этой модул ции равна д 2,405 7„, Затем напр жение, модулирующее частоту вспомогательного СВЧ-генератора уменьшаетс  в любое фиксированное число раз (например, в 100; 1000 и т.д.). Соответственно с этим уменьшаютс  амплитуды девиации частоты д. Этим девиаци м частоты соответствуют определенные показани  низкочастотного анализатора 19 спектра. Каждое из них  вл етс  калиброванным и соответствует спектральной плотности флюктуации частоты:

Gдf (F) 22Ра

где лГо - полоса частот анализа низ- 50 кочастотного анализатора 19 спектра (размерность i. измер емых величин ). Предельна  чувствительность предлагаемого измерител  по уровн м из- jj мер емьк частотных шумов СВЧ-генератора ограничиваетс  Ьвумами балансного детектора 15, нормированными

к квадрату эффективного значени  . напр жени  несущей подводимых к нему колебаний. Спектральна  плотность этих шумов на частоте 1 кГц дл  разных типов детекторов лежит в пределах минус 140-170 дБ/Гц. Предельна  чувствительность измерител  по уровню входной СВЧ-мощности соответствует чувствительности супергетеродинного приемника, котора  при коэффициенте шума пор дка единиц децибел и при полосе частот анализа пор дка 10 Гц составл ет величину пор дка минус 150-160 дБ относительно милливатта. Чувствительность измерител  как по величинам измер емых частотных шумов, так и по минимальным значени м СВЧ-мощности генератора измерител  вьш1е, чем у прототипа , на 30-40 дБ.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Измеритель спектров частотных шумов маломощных СВЧ-генераторов, содержащий последовательно соединенные первый направленный ответвитель, вход которого  вл етс  входом устройства , резонатор и компенсатор несущей, последовательно соединенные второй направленный ответвитель, сумматор СВЧ-колебаний, третий направленньй ответвитель, детектор, усилитель промежуточной частоты, балансньш детектор и низкочастотный анализатор спектра, между вторым выходом первого направленного ответвител  и вторым входом компенсатора несущей включены последовательно соединенные первый аттенюатор и первый фазовращатель, между третьим выходом первого направленного ответвител  и вторым входом сумматора включены последовательно соединенные второй аттенюатор и второй фазовращатель , генератор промежуточной частоты, между выходом которого и вторым входом балансного детектора включены последовательно соединенные третий аттенюатор и третий фазовращатель , вторые выходы второго и третьего направленных отв.етвителей соединены с входами соответственно первого и второго анализаторов спектра , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  чувствительности , между компенсатором несущей и вторым направленным ответвителем S включены последовательно соединенные малошум щий усилитель и модул тор фазы, а выход гене12672796 ратора .промежуточной частоты подключен к выходу модул ции модул тора фазы.