Введение

При работе смесителя в составе радиоэлектронного устройства его главными характеристиками являются комплексный коэффициент передачи (модуль и фаза) и степень согласования с остальной схемой или коэффициенты отражения входов и выхода и их изменение в диапазоне частот, то есть АЧХ и ФЧХ этого смесителя.

С развитием микрополосковых СВЧ-технологий под смесителем стали понимать СВЧ - устройство, выполненное в виде единого неразъемного модуля СВЧ-устройства с преобразованием частоты, состоящего из собственно смесителя с присоединенными к нему узлами типа фильтров, делителей сигналов, усилителей СВЧ и ПЧ, ферритовых вентилей и циркуляторов.

Поэтому при разработке, создании и промышленном выпуске радиоэлектронных средств (РЭС), содержащих СВЧ-устройство с преобразованием частоты (смеситель), необходимо иметь приборы, позволяющие эффективно измерять и контролировать их основные электрические параметры такие, как модуль, и особенно фазу коэффициентов передачи в диапазоне рабочих частот, т.е. их АЧХ и ФЧХ. В этой связи необходимо отметить, что панорамные испытания СВЧ-устройств, содержащих преобразователь частоты, позволяют снизить трудозатраты при их разработке, регулировке и настройке в сотни раз.

Повышенный интерес к решению задач фазовой нестабильности объясняется тем, что эта нестабильность применительно к элементам и узлам, входящим в состав электронных систем, приводит к появлению неконтролируемых искажений формы полезного сигнала, что эквивалентно помехе. В то же время, методы расчета фазовых искажений, вносимых СВЧ-устройствами, содержащими в своем составе преобразователь частоты, в отечественной литературе отсутствуют. Имеются отдельные работы, частично посвященные этому вопросу и решающие частные, весьма специфические задачи [1]. По этой причине они не могут быть применены для решения широкого круга инженерных задач и носят скорее рекомендательный характер. В работе [1] приведены структурные схемы построения измерителей амплитудно-фазовой конверсии (зависимости фазового сдвига от амплитуды колебаний). Однако, это не автоматические и не панорамные приборы.

К сожалению, в России не выпускаются приборы, предназначенные для наблюдения АЧХ и ФЧХ СВЧ-устройств с преобразованием частоты и измерения их комплексных коэффициентов передачи при поданном на них регулируемом сигнале гетеродина. Отсутствуют и методы построения таких приборов.

Существующая группа приборов Р4, РК4, Ф2, Ф4 не предназначена для исследования характеристик смесителей в реальных рабочих условиях их эксплуатации и позволяет, в лучшем случае, измерять лишь сдвиг фаз испытуемого СВЧ - устройства, содержащего преобразователь частоты, относительно другого смесителя, принятого за эталонный. Истинный сдвиг фаз, вносимый эталонным смесителем в процессе гетеродинного преобразования частоты, неизвестен. Это происходит вследствие того, что частоты сигналов на входах и выходе смесителя существенно различны, поэтому величина сдвига фаз вносимого им в сигнал промежуточной частоты не может быть измерена обычными, известными методами сравнения двух сигналов одинаковой частоты. Кроме того, отсутствуют и достаточно эффективные способы измерения модуля коэффициента передачи смесителей в автоматическом режиме, позволяющие проводить такие измерения с достаточно малой величиной погрешности.

Исходя из приведенного краткого анализа, можно сделать вывод, что в настоящее время весьма актуальной является проблема теоретических исследований по поиску путей и способов построения автоматических, панорамных измерительных приборов, специально предназначенных для наблюдения и измерения комплексных коэффициентов передачи СВЧ - устройств, содержащих в своем составе преобразователь частоты (смеситель).

Актуальность таких исследований подтверждается и тем, что Аэрокосмическая Корпорация США в лице фирмы Hewlett - Packard в последние годы ведет весьма интенсивные работы по созданию приборов для измерения истинных значений модуля и фазы коэффициентов передачи смесителей [2], [3], [4].

Данная работа посвящена исследованию структурных схем построения новых типов измерительных СВЧ - приборов, построенных на основе найденных новых способов определения действительных (истинных) значений модуля и фазы коэффициентов передачи смесителей.

Целью работы является изучение методов наблюдения и измерения комплексных коэффициентов передачи СВЧ - устройств с преобразованием частоты (смесителей).

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

изучить разные методы определения комплексных коэффициентов;

подобрать оптимальную схему для измерения модуля и фазы;

произвести необходимые расчеты параметров;

произвести расчеты погрешностей при измерении.

смеситель комплексный коэффициент передача