Частотні перетворювачі свіп-генератора на основі ЗІГ-резонатора

Abstract

Підвищення точності вимірювання частотних характеристик електронних пристроїв та ліній зв’язку є актуальною задачею. З метою її розв’язання для панорамних приладів надвисокочастотного діапазону розробляються свіп-генератори на основі ЗІГ-резонатора з покращеними метрологічними характеристиками. В статті розглянуто новий підхід до створення свіп-генератора. Автогенератор на ЗІГ-резонаторі не охоплено зв’язками зворотного регулювання, а схему доповнено частотним перетворювачем з опорними генераторами. В результаті, компенсується похибка встановлення частоти свіп-генератора, що викликана нестабільністю параметрів ЗІГ-резонатора. Крім цього, вихідна напруга автогенератора має мінімальний рівень фазового шуму. Запропоновано частотний перетворювач з діапазонним опорним генератором, частотний перетворювач на основі квадратора та частотний перетворювач свіп-генератора в режимі зупинки хитання. Пояснено принцип їх роботи, наведені часові сигналограми та розрахункові вирази. У свіп-генераторі з частотним перетворювачем, що містить діапазонний опорний генератор, додатково можливо, крім координатних міток на екрані монітора, формувати вимірювальну мітку з будь-якою частотою. Висока лінійність залежності частоти генерації ЗІГ-резонатора від струму керування дозволяє, використавши кусково-лінійну апроксимацію, отримувати інформацію про частоту в точці розташування курсора на екрані монітора. Частотні перетворювачі на основі квадратора встановлюють у свіп-генератори, які працюють в режимах лінійної та нелінійної зміни частоти. Схему частотного перетворювача свіп-генератора в режимі зупинки хитання також побудовано на основі квадратора. Мікроконтролером свіп-генератора із запропонованими перетворювачами частоти, корегується цифровий код керування автогенератором. Як наслідок, зростає точність визначення частоти, тобто зменшується похибка виміру різних частотних характеристик пристроїв та ліній зв’язку.

Improving the accuracy of measuring the frequency characteristics of electronic devices and communication lines is an important task. In order to solve it for panoramic microwave devices, sweep-generators based on a YIG resonator with improved metrological characteristics are being developed. The article describes a new approach to creating a sweep generator. The self-oscillator at the YIG resonator is not covered by reverse control connections, and the circuit is supplemented with a frequency converter with reference oscillators. As a result, the error of setting the frequency of the sweep generator, which is caused by the instability of the parameters of the YIG resonator, is compensated. In addition, the output voltage of the oscillator has a minimum level of phase noise. A frequency converter with a range reference oscillator, a frequency converter based on a quad and a frequency converter of a sweep generator in the swing stop mode are proposed. The principle of their work is explained, temporary waveforms and calculated expressions are given. In a sweep generator with a frequency converter containing a range reference generator, it is additionally possible, in addition to the coordinate marks on the monitor screen, to form a measuring mark with any frequency. The high linearity of the dependence of the generation frequency of the YIG resonator on the control current makes it possible, using a piecewise linear approximation, to obtain information about the frequency at the cursor location on the monitor screen. Quad-based frequency converters are installed in sweep-generators operating in linear and non-linear frequency change modes. The scheme of the frequency converter of the sweep-generator in the swing-out mode is also constructed on the basis of a quad. The microcontroller of the sweep-generator with installed frequency converters adjusts the digital control code of the oscillator. As a result, the accuracy of determining the frequency increases i.e. decreases the measurement error of various frequency characteristics of devices and communication lines.

Повышение точности измерения частотных характеристик электронных устройств и линий связи являет-ся актуальной задачей. С целью ее решения для панорамных приборов СВЧ диапазона разрабатываются свип-генераторы на основе ЖИГ-резонатора с улучшенными метрологическими характеристиками. В статье рассмотрен новый подход к созданию свип-генератора. Автогенератор на ЖИГ-резонаторе не ох-вачен связями обратного регулирования, а схема дополнена частотным преобразователем с опорными генера-торами. В результате, компенсируется погрешность установки частоты свип-генератора, вызванная неста-бильностью параметров ЖИГ-резонатора. Кроме этого, выходное напряжение автогенератора имеет мини-мальный уровень фазового шума. Предложены частотный преобразователь с диапазонным опорным генератором, частотный преобразователь на основе квадратора и частотный преобразователь свип-генератора в режиме остановки качания. Объяснен принцип их работы, приведены временные сигналограммы и расчетные выражения. В свип-генераторе с частотным преобразователем, содержащем диапазонный опорный генератор, допол-нительно возможно кроме координатных меток на экране монитора формировать измерительную метку с любой частотой. Высокая линейность зависимости частоты генерации ЖИГ-резонатора от тока управления позволяет, используя кусочно-линейную аппроксимацию, получать информацию о частоте в точке расположе-ния курсора на экране монитора. Частотные преобразователи на основе квадратора устанавливают в свип-генераторы, работающие в ре-жимах линейного и нелинейного изменения частоты. Схема частотного преобразователя свип-генератора в режиме остановки качания также построена на основе квадратора. Микроконтроллером свип-генератора с установленными частотными преобразователями корректируется цифровой код управления автогенератором. Как следствие, возрастает точность определения частоты, т.е. уменьшается погрешность измерения различных частотных характеристик устройств и линий связи.