SU1308931A1 - Device for measuring phase shift between harmonic signals with fundamental and multiple frequencies - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электро- .измерительной технике, в частности к фазовым измерени м, и может быть использовано дл  измерений сигналов СВЧ. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений. Дл  достижени  поставленной цели в устройство дополнительно введены управл емые аттенюаторы 3 и 6, полосовой фильтр 5, выключатель 7 и пиковый детектор 11, а индикатор 12 выполнен в виде широкополосного вольтметра. Кроме того, устройство содержит генератор 1 СВЧ- сигнала, делитель 2 мощности, исследуемый элемент 4, управл емый фазо-г вращатель 8, эентиль 9, сумматор 10. В устройстве предусмотрены регулировка амплитуды опорного колебани  и колебани  на выходе исследуемого нелинейного элемента и защита с помощью вентил  9 от проникновени  исследуемого колебани  в опорный канал, что также повьшгает точность измерений. 2 ил. е (Л СО 00 СО СОThe invention relates to electrical measuring equipment, in particular to phase measurements, and can be used to measure microwave signals. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy. To achieve this goal, controlled attenuators 3 and 6, a band-pass filter 5, a switch 7 and a peak detector 11 are added to the device, and the indicator 12 is designed as a broadband voltmeter. In addition, the device contains a microwave signal generator 1, a power divider 2, a test element 4, a phase-controlled rotator 8, an eentil 9, an adder 10. The device provides adjustment of the amplitude of the reference oscillation and the output oscillation of the studied nonlinear element and by means of the valve 9 from penetration of the studied oscillation into the reference channel, which also increases the measurement accuracy. 2 Il. e (L WITH 00 WITH WITH

Description

1one

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, в частности к фазовым измерени м и предназначено дл  измерений сигналов СВЧ.The invention relates to electrical measuring equipment, in particular to phase measurements, and is intended for measuring microwave signals.

Цель изобретени  - повьшение точности измерени .The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy.

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства; на фиг.2 - графики по сн ющие соотношени  в результирующем сигнале при различных гармонических составл ющих в нем.Figure 1 shows the structural diagram of the device; Fig. 2 shows plots of explanatory relations in the resulting signal with different harmonic components in it.

Устройство содержит генератор Г СВЧ-сигнала, соединенный с делителем 2 мощности (на две ветви). Перва  ветвь сигнала состоит из последовательно соединенных второго управл емого аттенюатора 3, двух клемм дл  подключени  исследуемого элемента 4 и полосового фильтра 5. Втора  ветвь сигнала состоит из последовательно соединенных первого управл емого аттенюатора 6, выклзочател  7, управл емого фазовращател  8, вентил  9, сумматора 10, к второму входу котоThe device contains a generator of the microwave signal connected to the power divider 2 (into two branches). The first signal branch consists of the second controlled attenuator 3 connected in series, two terminals for connecting the element 4 and the band-pass filter 5. The second signal branch consists of the first controlled attenuator 6, the shutter 7 controlled by the phase shifter 8, the valve 9, the adder 10, to the second entrance

рого подключен выход полосового филь тра 5, пикового детектора 11 и индикатора 12, выполненного в виде широкополосного вольтметра.The output of the bandpass filter 5, the peak detector 11 and the indicator 12, made in the form of a broadband voltmeter, is connected.

Устройство работает следу:ощим образом .The device works as follows: in a real way.

Гармонический сигнал генератора 1 делителем 2 мощности делитс  на два сигнала, один из которых через управл емьй аттенюатор 3, с помощьюThe harmonic signal of the generator 1 by the power divider 2 is divided into two signals, one of which through the control attenuator 3, using

которого устанавливают требуемую ам- 35 фазовращател  по минимуму показанийwhich set the required am- 35 phase shifter to a minimum of indications

плитуду, поступает на вход исследуемого нелинейного элемента 4 (источника гармоник), к выходу которого присоединен перестраиваемьш полосовой фильтр 5. На выходе последнего, присоединенном к второму входу сумматора 10, выдел етс  гармоника с неизвестной фазой и амплитудой. IThe input is fed to the input of the nonlinear element 4 under study (harmonic source), to the output of which a tunable band-pass filter 5 is connected. At the output of the latter, connected to the second input of the adder 10, a harmonic with an unknown phase and amplitude is extracted. I

К первому выходу делител  мощности 2 присоединен второй управл емьй аттенюатор 6, регулирующий амплитуду опорного колебани  основной частоты , которо.е через выключатель 7, управл емый фазовращатель 8 и вентиль 9 (преп тствующий проникновению исследуемого колебани  в опорный канал ), поступает на первый вход сумматора 10. С выхода сумматора бигар- моническое колебание поступает на пиковый детектор 11 и вольтметр 12.A second control attenuator 6 is connected to the first output of the power divider 2, which regulates the amplitude of the reference oscillation of the main frequency, which through the switch 7, the controlled phase shifter 8 and the valve 9 (preventing the oscillation under study from penetrating into the reference channel), is fed to the first adder 10. From the output of the adder, a biharmonic oscillation enters the peak detector 11 and the voltmeter 12.

Измерени м предшествует калиб-. ровка.Measurements precede cal. lovka.

Полосов ой фильтр 5 настраивают на основную частоту и, отключив опорный канал выключателем 7, измер ют амплитуду первой гармоники в спектре выходного колебани  исследуемого элемента 4. Затем, регулиру  (при необходимости ) BTOptiiM управл ющим аттеню атором 6 уровень опорного колебани , фазовращателем 8 добиваютс  минимума показаний вольтметра 12. По шкале фазовращател  регистрируют это начальное положение, соответствующее сдвигу опорного колебани  и первой гармоники исследуемого колебани  на 180°.The bandpass filter 5 is tuned to the main frequency and, by turning off the reference channel with the switch 7, the amplitude of the first harmonic in the output oscillation spectrum of the element 4 is measured. Then, adjusting the attenuator 6 attenuator 6 if necessary, with the phase shifter 8, the minimum is achieved readings of the voltmeter 12. On the scale of the phase shifter, this initial position is recorded, which corresponds to the shift of the reference oscillation and the first harmonic of the oscillation under study by 180 °.

2020

.25.25

Далее настраивают полосовой фильтр 5 на вторую гармонику, при отключенном опорном канале измер ют ее амплитуду и при включенном опорном канале , подстраива  при необходимости уровень опорного колебани , управл емым фазовращателем 8 добиваютс  минимума показаний вольтметра 12. Это положение управл емого фазовра30Next, adjust the band-pass filter 5 to the second harmonic, with the reference channel turned off, its amplitude is measured and, with the reference channel turned on, adjusting the level of the reference oscillation controlled by the phase shifter 8, if necessary, achieve a minimum of the voltmeter 12. This position is controlled by the phase switch 30

щател  -8 соответствует сдвигу опорного колебани  и второй гармоники на 180 , Удвоенна  разность фаз опорного колебани  во втором и начальном положени х управл емого фазовращател  8 равна сдвигу второй и первой гармоник исследуемого колебани  (фиг.2а). . Аналогично дл  высших гармоник k 3,4,... наход т k-oe положение.The spanner -8 corresponds to a shift of the reference oscillation and the second harmonic by 180. The doubled phase difference of the reference oscillation in the second and initial positions of the controlled phase shifter 8 is equal to the shift of the second and first harmonics of the oscillation under study (Fig. 2a). . Similarly, for higher harmonics k 3,4, ..., the k-oe position is found.

Вольтметра 12 и определ ют сдвиг фаз k-й и первой гармоник исследуемого колебани  как разность k-ro и начального положений фазовращател , умноженную на k (фиг.25).Voltmeter 12 and determine the phase shift of the kth and first harmonics of the vibration being studied as the difference between the k-ro and the initial positions of the phase shifter multiplied by k (Fig. 25).

Точность измерений обеспечиваетс  выравниванием длин измерительного и опорного каналов с выходов делител  2 мощности до входов сумматора 10 иMeasurement accuracy is ensured by equalizing the lengths of the measuring and reference channels from the outputs of the power splitter 2 to the inputs of the adder 10 and

отсутствием дисперсии в элементах трактов. В противном случае калибровка включает в себ  -измерение электрических длин обоих каналов во всем частотном диапазоне, разность которыхlack of dispersion in the elements of the paths. Otherwise, the calibration includes the measurement of the electrical lengths of both channels in the entire frequency range, the difference of which

суммируют с показани ми управл емого фазовращател  8.summarize the readings of the controlled phase shifter 8.

Таким образом, предложенное устройство параллельно с фазами позвол - ет измерить амплитуды гармоник, т.е.  вл етс  -анализатором комплексного спектра.Thus, the proposed device, in parallel with the phases, makes it possible to measure the amplitudes of the harmonics, i.e. is a complex spectrum analyzer.

Предлагаемое устройство обладает повьш1енной точностью, так как пиковыйThe proposed device has a higher accuracy, since the peak

детектор и вольтметр регистрируют острый минимум (фиг.2S)в окрестности точки « , в то врем  как частотно- избирательный индикатор регистрирует плавный минимум. Кроме того, в пред- ложенном устройстве предусмотрены регулировка амплитуды опорного колебани  и колебани  на входе исследуемого нелинейного элемента и защита с помощью вентил  9 от проникновени  исследуемого колебани  в опорньй канал , также повышающие точность измерений .the detector and the voltmeter register an acute minimum (Fig. 2S) in the vicinity of the point “, while the frequency-selective indicator registers a smooth minimum. In addition, the proposed device provides for adjustment of the amplitude of the reference oscillation and oscillations at the input of the nonlinear element under study and protection by means of the valve 9 against the penetration of the studied oscillation into the reference channel, which also increase the measurement accuracy.

Claims (1)

Формула изобретени  Invention Formula Устройство измерени  фазового сдвига между гармоническими сигналами основной и кратных частот, содержащее генератор, соединенный с дели- :телем мощности, две клеммы дл  подключени  исследуемого элемента, управл емый фазовращатель, сумматор и индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности измерени , в него введены первый и второй управл емые аттенюаторы, полосовой фильтр, выключатель, вентиль, пиковый детектор, а индикатор выполнен в виде широкополосного вольтметра , при этом первый выход делител  мощности через последовательно включенные первый управл емьй аттенюатор выключатель, управл емый фазовращатель , вентиль, сумматор и пиковый детектор подключен к входу индикатора, второй выход делител  мощности через второй управл емый аттенюатор соединен с первой клеммой дл  подключени  исследуемого элемента, втора  клемма которого через полосовой фильтр соединена с вторым входом сумматора.A device for measuring the phase shift between the harmonic signals of the fundamental and multiple frequencies, containing a generator connected to the power unit, two terminals for connecting the element under study, a controlled phase shifter, an adder and an indicator, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, It introduced the first and second controlled attenuators, a band-pass filter, a switch, a valve, a peak detector, and the indicator is designed as a broadband voltmeter, with the first output of the power divider through The first controlled attenuator switch, a controlled phase shifter, a valve, an adder and a peak detector are connected to the indicator input, the second output of the power splitter is connected to the first terminal through the second controlled attenuator, the second terminal of which is connected to the second through a bandpass filter input adder. (lf(t) Uo COS( COS (2u))(lf (t) Uo COS (COS (2u)) A-2 г 0,5A-2 g 0.5 0.5 О0.5 o -0,5-0.5 4545 Редактор О.Юрковецка Editor O. Yurkovetska Составитель О.ШубинCompiled by O. Shubin Техред Л.Олейник Корректор М.ДемчикTehred L.Oleynik Proofreader M.Demchik Заказ 1794/37Тираж 731ПодписноеOrder 1794/37 Circulation 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 ,4. Production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4