SU1307372A1 - Meter of phase noise spectra of microwave amplifiers - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике. Может быть использовано дл  измерени  фазовых шумов СВЧ-усилителей с выходной мощностью пор дка микроватта и менее. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и повышение чувствительности. Дл  достижени  поставленной цели в устройство введены линии 21 задержки, аттенюатор 20, фазовращатель 19, компенсатор 8 несущей, направленный ответвитель 12. Устройство также содержит генератор 1, усилитель 13, на правленные ответ- вители 2, 3, 5, 17, аттенюаторы 4, 10, 16, фазовращатель 11, испытуемый СВЧ-усилитель 6, ферритовые вентили 7, 14, модул тор 15 фазы, смеситель 18, анализаторы 22, 23, 30 спектра, УПЧ 24, фазовый детектор 25, фазовращатель 26 колебаний промежуточной частоты, аттенюатор 27 колебаний промежуточной частоты, генератор 28 промежуточной частоты, низкочастотт а ный анализатор 29 спектра. Данный из- ® меритель может быть применен дл  из- /Л мерени  фазовых шумов pir-аттенюато- ров, ограничителей СВЧ мощности и других четырехполюсников СВЧ непрерывных колебаний. 1 илThis invention relates to a radio measuring technique. It can be used to measure the phase noise of microwave amplifiers with an output power of the order of a microwatt or less. The purpose of the invention is to enhance functionality and increase sensitivity. To achieve this goal, delay lines 21, an attenuator 20, a phase shifter 19, a carrier compensator 8, a directional coupler 12 are inserted into the device. The device also contains an oscillator 1, an amplifier 13, the directional couplings 2, 3, 5, 17, attenuators 4, 10, 16, phase shifter 11, microwave amplifier under test 6, ferrite valves 7, 14, phase modulator 15, mixer 18, analyzers 22, 23, 30 of the spectrum, UPCh 24, phase detector 25, intermediate frequency oscillation phase shifter 26, attenuator 27 intermediate frequency oscillations, intermediate frequency generator 28 This is a low-frequency spectrum analyzer 29. This i- ® measurer can be used to measure / phase phase noise from pir attenuators, microwave power limiters, and other quadrupole microwave continuous oscillations. 1 silt

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  фазовых шумов СВЧ-усилителей с выходной мощностью пор дка микроватта и менее.The invention relates to a radio metering technique and can be used to measure the phase noise of microwave amplifiers with an output power of the order of a microwatt or less.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и. повышение чувствительности.The purpose of the invention is to expand the functionality and. sensitivity increase.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого измерител .The drawing shows a block diagram of the proposed meter.

Измеритель содержит СВЧ-генератор 1 и последовательно включенные направленные ответвители 2 и 3, аттенюатор 4, направленный ответвитель 5, испытуемый СВЧ-усилитель 6, феррито- вый вентиль 7 и компенсатор 8 несущей . Между вторым выходом второго направленного ответвител  3 и вторым входом компенсатора 8 несущей включены последовательно соединенные лини  9 задержки, аттенюатор 10 и фазовращатель 11. К выходу компенсатора 8 несущей подключен направленный ответвитель 12 и усилитель 13. Выход усилител  13 через второй ферритовый вентиль 14 подключен к входу модул тора 15 фазы, выход которого через аттенюатор 16 и направленный ответвитель 17 подключен к входу смесител  18, второй вход которого подключен к второму выходу первого направленного ответвител  через последовательно соединенные фазовращатель 19, аттенюатор 20 и линию 21 задержки. Второй выход направленного ответвител  12 подключен к анализатору 22 спектра . Второй выход направленного ответвител  17 подключен к анализатору 23 спектра. Выход смесител  18 через усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 24 подключен к одному входу фазового детектора 25, второй вход которого через фазовращатель 26 колебаний промежуточной частоты и аттенюатор 27 колебаний промежуточной частоты подключен к генератору 28 колебаний промежуточной частоты , второй выход которого подключен к управл ющему входу модул тора 15 фазы. Выход фазового детектора 25 подключен к низкочастотному анализатору 29 спектра. Второй выход направленного ответвител  5 подключен к анализатору 30 спектра.The meter contains a microwave generator 1 and series-connected directional couplers 2 and 3, an attenuator 4, a directional coupler 5, the test microwave amplifier 6, a ferrite valve 7 and a carrier compensator 8. Between the second output of the second directional coupler 3 and the second input of the carrier compensator 8, serially connected delay lines 9, an attenuator 10 and a phase shifter 11 are connected. A directional coupler 12 and an amplifier 13 are connected to the output of the carrier compensator 8. The amplifier 13 output is connected via the second ferrite valve 14 to the input phase modulator 15, the output of which is through an attenuator 16 and a directional coupler 17 is connected to the input of a mixer 18, the second input of which is connected to the second output of the first directional coupler via n therefore connected phase shifter 19, attenuator 20 and delay line 21. The second output of the directional coupler 12 is connected to the spectrum analyzer 22. The second output of the directional coupler 17 is connected to the spectrum analyzer 23. The output of the mixer 18 through the intermediate frequency amplifier (UPCH) 24 is connected to one input of the phase detector 25, the second input of which through the phase shifter 26 of the intermediate frequency and the attenuator 27 of the intermediate frequency oscillation is connected to the intermediate frequency oscillator 28, the second output of which is connected to the control input modulator 15 phase. The output of the phase detector 25 is connected to a low frequency spectrum analyzer 29. The second output of the directional coupler 5 is connected to the spectrum analyzer 30.

Измеритель работает следующим образом .The meter works as follows.

В компенсаторе 8 несущей измерител  за счет достигаемого на практиOIn the compensator 8 carrier meter due to the practical

5five

00

5five

00

5five

00

ке ее подавлени  пор дка 30-40 дБ увеличиваютс  уровни измер емых фазовых шумов СВЧ-усилител  на такую же величину. Полностью несуща  в этом компенсаторе практически не подавл етс . СВЧ-колебани , ослабленные по мощности на 30-40 дБ в компенсаторе 8 несущей, усиливаютс  усилителем 13. Фазовыми шумами этого усилител  можно пренебречь, так как они на 30-40 дБ меньше фазовых шумов в подводимых к нему СВЧ-колебани х. Фазовыми шумами СВЧ-модул тора 15 фазы также можно пренебречь, так как они на практике не менее чем на 10 дБ получаютс  меньшими, чем фазовые шу- мы в сигнале на выходе компенсатора . 8 несущей. Мощность СВЧ-колебани  на выходе усилител  13 меньше микроватта . Измерени  с такими сигналами производ тс  после их преобразовани  на промежуточную частоту. Такое преобразование проводитс  без СВЧ-гете- родина. .Дл  этого в СВЧ-модул торе 15 фазы осуществл етс  второе подавление несущей за счет модул ции фазы СВЧ-колебаний с индексом, равным 2,403. Фазовые шумы в боковых составл ющих спектра колебаний на выходе модул тора 15 фазы состо т из фазовых шумов генератора 1 и испытуемого усилител  6. Первые в смесителе 18 подавл ютс , а вторые выдел ютс  фазовым детектором 25 и анализируютс  по спектру низкочастотным анализатором 29 спектра. Аттенюатор 16 служит дл  установлени  допустимого уровн  Мощности сигнала, подводимого к смесителю . Индикатором этого уровн   вл етс  анализатор 23 спектра.By suppressing it in the order of 30-40 dB, the levels of the measured phase noise of the microwave amplifier increase by the same amount. Fully supporting in this compensator is practically not suppressed. The microwave oscillations attenuated in power by 30–40 dB in the carrier compensator 8 are amplified by amplifier 13. The phase noise of this amplifier can be neglected, as they are 30–40 dB less than the phase noise in the microwave oscillations supplied to it. The phase noise of the microwave modulator of phase 15 can also be neglected, since in practice they are not less than 10 dB obtained than phase noise in the signal at the output of the compensator. 8 carrier. The power of the microwave oscillations at the output of the amplifier 13 is less than a microwatt. Measurements with such signals are made after they are converted to an intermediate frequency. Such a conversion is carried out without microwave heterogeneity. For this, a second carrier suppression is performed in the microwave modulator 15 phase by modulating the phase of the microwave oscillations with an index of 2.403. The phase noise in the lateral components of the oscillation spectrum at the output of the phase modulator 15 consists of the phase noise of the generator 1 and the amplifier 6 under test. The former in mixer 18 are suppressed, and the latter are detected by the phase detector 25 and analyzed by spectrum using a low-frequency spectrum analyzer 29. Attenuator 16 serves to set the permissible level of the signal power supplied to the mixer. The indicator for this level is a spectrum analyzer 23.

5five

00

Фазовыми шумами генератора 28 промежуточной частоты пренебрегаем, так как они на практике малы по сравнению с фазовыми шумами задающего генератора 1 и подавл ютс  в фазовом детекторе 25 (преобразуютс  в напр жение нулевой частоты).The phase noise of the intermediate frequency generator 28 is neglected, since they are in practice small in comparison with the phase noise of the master oscillator 1 and are suppressed in the phase detector 25 (converted to zero voltage).

Линии 9 и 21 задержки примен ютс  . только в том случае, когда испытуемые СВЧ-усилители  вл ютс  узкополосными и требуетс  задержка сигналов со вторых выходов первого 2 и второго 3 направленных ответвителей. Ана- - логична  задержка СВЧ-сигнала осуществл етс  в узкополосном испытуемом СВЧ-усилителе 6.Line 9 and delay 21 apply. only in the case when the tested microwave amplifiers are narrowband and a signal delay is required from the second outputs of the first 2 and second 3 directional taps. Analogous microwave signal delay is implemented in the narrowband test microwave amplifier 6.

Линии 9 и 21 задержек примен ют при измерени х фазовых шумов узкополосных СВЧ-усилителей, если частоты этих шумов соизмеримы с .полосой частот испытуемого усилител , чтобы обеспечить чувствительность измерител , близкую к максимальной. В остальных случа х эти линии задержки не примен ют.Delay lines 9 and 21 are used to measure the phase noise of narrow-band microwave amplifiers, if the frequencies of these noises are comparable to the bandwidth of the amplifier under test in order to provide a meter sensitivity close to the maximum. In the remaining cases, these delay lines are not applied.

Регулировку фазы фазовращател ми 19 и 26 провод т до получени  максимальных уровней измер емых шумов, наблюдаемых на выходе анализатора 29 спектра.The phase adjustment of the phase shifters 19 and 26 is carried out until the maximum measured noise levels observed at the output of the spectrum analyzer 29 are obtained.

Предлагаемый измеритель (по сравнению с известными) отличаетс  поfOThe proposed meter (in comparison with the known) differs by fO

подключен второй анализатор спектра, смеситель, усилитель колебаний промежуточной частоты и фазовый детектор , к второму входу которого через последовательно соединенные аттенюатор и фазовращатель колебаний промежуточной частоты подключен генератор колебаний промежуточной частоты, второй выход которого соединен с управл ющим входом модул тора фазы, между вторым выходом первого направленного отватвител  и вторым входом смесител  включены последовательно соединенные первый фазовращатель, третий атвьшенной чувствительностью, что поз- тенюатор и лини  задержки СВЧ-коле- во  ет примен ть его дл  измерени  баний, а к выходу фазового детекто- фазовых шумов СВЧ-усилителей, имеющих ра подключен низкочастотный анализа- малые уровни этих шумов и малые выходные мощности (меньше микроватта). Кроме того, измеритель может быть 20 нальных возможностей и повышени  чув-5 применен дл  измерени х фазовых шумов ствительности, в устройство введены pir-аттенюаторов, ограничителей СЕЧ мощности и других четьфехполюсников СВЧ непрерывных колебаний.A second spectrum analyzer, a mixer, an intermediate frequency oscillation amplifier and a phase detector are connected, to the second input of which, via a serially connected attenuator and phase shifter of the intermediate frequency, an intermediate frequency oscillator is connected, the second output of which is connected to the control input of the phase modulator, between the second output of the first directional ovatvvitel and the second input of the mixer are connected in series the first phase shifter, the third highest sensitivity, h Then the post-shaper and the delay line of the microwave trajectory apply it to measuring banya, and the output phase-phase noise of the microwave amplifiers having a low-frequency analysis is connected — small levels of this noise and low output power (less than microwatt) . In addition, the meter can be equipped with 20 opportunities and chuv-5 enhancements for measuring phase noise, pir-attenuators, SEC power limiters, and other continuous polar microwave oscillations are introduced into the device.

тор спектра, отличающийс  тем, что, с целью расщирени  функци оФормула изобретени  Измеритель спектров фазовых шумов СВЧ-усилитепей, содержащий последовательно соединенные СВЧ-генератор,Spectrum torus, characterized in that, in order to expand the function of the formula of the invention, the phase noise spectrum meter of microwave amplifiers, comprising a series-connected microwave generator,

последовательно соединенные втора  лини  задержки, четвертый аттенюатор, второй фазовращатель, компенсатор несущей, п тый направленный .ответви- тель, второй выход которого соединен с третьим анализатором спектра, второй вход компенсатора несущей соединен с выходом первого ферриторого первый и второй направленные ответви- 30 вентил , выход третьего направленно- тели, первый аттенюатор, третий нап- го ответвител  и вход первого ферри- равленный ответвитель и первый ана- тового вентил  соединены с клеммами лизатор спектра, первый ферритовый подключени  испытуемого усилител , вентиль, последовательно соединенные второй выход второго направленного СВЧ-усилитель, второй ферритовый вен-35 ответвител  соединен с входом второй тиль, модул тор фазы, второй атте- линии задержки, а второй выход п то- HipaTop, четвертый направленный ответ- го направленного ответвител  соеди- витель, к второму выходу которого нен с входом СВЧ-усилител .the second delay line connected in series, the fourth attenuator, the second phase shifter, the carrier compensator, the fifth directional responder, the second output of which is connected to the third spectrum analyzer, the second input of the carrier compensator is connected to the output of the first ferritor, the first and second directional valves, 30, the output of the third directional switch, the first attenuator, the third downstream coupler, and the input of the first ferrite coupler and the first expansion valve are connected to the terminals of the spectrum analyzer, the first ferrite connection of the amplifier under test, a valve connected in series with the second output of the second directional microwave amplifier, the second ferrite vein-35 of the coupler connected to the input of the second til, phase modulator, second delayte delay signal, and the second output response to HipaTop, the fourth directional response - a directional coupler connector, to the second output of which is not with the input of the microwave amplifier.

Редактор А.Ревин Заказ 1627/44Editor A.Revin Order 1627/44

Составитель В.НовоселовCompiled by V.Novoselov

Техред А.Кравчук Корректор А.ОбручарTehred A. Kravchuk Proofreader A. Obruchar

Тираж 731ПодписноеCirculation 731 Subscription

ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

подключен второй анализатор спектра, смеситель, усилитель колебаний промежуточной частоты и фазовый детектор , к второму входу которого через последовательно соединенные аттенюатор и фазовращатель колебаний промежуточной частоты подключен генератор колебаний промежуточной частоты, второй выход которого соединен с управл ющим входом модул тора фазы, между вторым выходом первого направленного отватвител  и вторым входом смесител  включены последовательно соединенные первый фазовращатель, третий аттенюатор и лини  задержки СВЧ-коле- баний, а к выходу фазового детекто- ра подключен низкочастотный анализа- нальных возможностей и повышени  чув-5 ствительности, в устройство введены A second spectrum analyzer, a mixer, an intermediate frequency oscillation amplifier and a phase detector are connected, to the second input of which, via a serially connected attenuator and phase shifter of the intermediate frequency, an intermediate frequency oscillator is connected, the second output of which is connected to the control input of the phase modulator, between the second output of the first directional ovatvitel and the second input of the mixer are connected in series the first phase shifter, the third attenuator and the microwave delay line oscillations, and a low-frequency analysis capabilities and increased sensitivity are connected to the output of the phase detector,

тор спектра, отличающийс  тем, что, с целью расщирени  функци оspectrum torus, characterized in that, in order to enhance the function of the

Claims (1)

Формула изобретения Измеритель спектров фазовых шумов СВЧ-усилителей, содержащий последовательно соединенные СВЧ-генератор, первый и второй направленные ответви- 30 тели, первый аттенюатор, третий направленный ответвитель и первый анализатор спектра, первый ферритовый вентиль, последовательно соединенные СВЧ-усилитель, второй ферритовый вен-35 тиль, модулятор фазы, второй аттенюатор, четвертый направленный ответвитель, к второму выходу которого подключен второй анализатор спектра, смеситель, усилитель колебаний промежуточной частоты и фазовый детектор, к второму входу которого через последовательно соединенные аттенюатор и фазовращатель колебаний промежуточной частоты подключен генератор колебаний промежуточной частоты, второй выход которого соединен с управляющим входом модулятора фазы, между вторым выходом первого направленного ответвителя и вторым входом смесителя включены последовательно соединенные первый фазовращатель, третий аттенюатор и линия задержки СВЧ-колебаний, а к выходу фазового детектора подключен низкочастотный анализатор спектра, отличаю щ.и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения чув^ ствительности, в устройство введены последовательно соединенные вторая линия задержки, четвертый аттенюатор, второй фазовращатель, компенсатор несущей, пятый направленный ответвитель, второй выход которого соединен с третьим анализатором спектра, второй вход компенсатора несущей соединен с выходом первого ферритового вентиля, выход третьего направленного ответвителя и вход первого ферритового вентиля соединены с клеммами подключения испытуемого усилителя, второй выход второго направленного ответвителя соединен с входом второй линии задержки, а второй выход пятого направленного ответвителя соединен с входом СВЧ-усилителя.The claims of the phase noise spectra of microwave amplifiers, containing a serially connected microwave generator, first and second directional couplers, a first attenuator, a third directional coupler and a first spectrum analyzer, a first ferrite valve, a series-connected microwave amplifier, a second ferrite vein -35 til, phase modulator, second attenuator, fourth directional coupler, the second output of which is connected to a second spectrum analyzer, mixer, intermediate frequency oscillation amplifier and a phase detector, to the second input of which an intermediate frequency oscillator is connected through an attenuator and a phase shifter of intermediate frequency oscillations, the second output of which is connected to the control input of the phase modulator, and the first phase shifter connected in series between the second output of the first directional coupler and the second input of the mixer, the third an attenuator and a delay line for microwave oscillations, and a low-frequency spectrum analyzer is connected to the output of the phase detector, distinguishing . and with the fact that, in order to expand functionality and increase sensitivity, a second delay line, a fourth attenuator, a second phase shifter, a carrier compensator, a fifth directional coupler, the second output of which is connected to the third spectrum analyzer, are introduced in series , the second input of the carrier compensator is connected to the output of the first ferrite valve, the output of the third directional coupler and the input of the first ferrite valve are connected to the test terminals While eating, the second output of the second directional coupler is connected to the input of the second delay line, and the second output of the fifth directional coupler is connected to the input of the microwave amplifier.