ДВУХУРОВНЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР ШУМА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК H03B29/00 

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в качестве меры шумовой температуры (ШТ) при точных шумовых измерениях - измерениях малых уровней шумовой температуры источников сигналов и шумовых параметров четырехполюсников, в том числе для встроенного контроля в радиосистемах различного назначения.

Погрешность шумовых измерений с помощью двухуровневого генератора шума (ДГШ), имеющего уровни ШТ - первый T₁ и второй Т₂, уменьшается при уменьшении значения T₁ и увеличении разности (T₁ - Т₂).

В известном двухуровневом генераторе шума (ДГШ) [1] (аналог и наиболее близкое техническое решение) возможности снижения уровня T1 ограничены потерями, вносимыми направленным ответвителем, включенным между излучателем шума и вентилем, обеспечивающим независимость характеристик ДГШ от внешней нагрузки.

Целью изобретения является снижение уровня шумовой температуры Т1 путем исключения из схемы направленного ответвителя и оптимизации режима генератора шума при сохранении остальных достоинств прототипа.

Этим требованиям удовлетворяют предлагаемые два варианта конструкций двухуровневого генератора шума.

Первый вариант, схема которого представлена на фиг.1, содержит первый излучатель шума 4, выполненный на невзаимном полупроводниковом приборе с барьером Шоттки (ППБШ) и имеющий два выхода - один выход "холодный" с уровнем Tx (0,2...0,5)To и другой выход "теплый" с уровнем Тт≥20То, первый вентиль 5, второй вентиль 2, трехплечий переключатель 3, нагрузку 6 и второй излучатель шума 1 на лавинно-пролетном диоде (ЛПД). Второй выход излучателя шума на ППБШ 4 присоединен к общему плечу переключателя 3 и, в зависимости от положения последнего, поочередно соединяется либо с нагрузкой 6, либо с выходом вентиля 2, вход которого соединен с выходом излучателя шума на ЛПД 2, первый выход излучателя шума на ППБШ 4 соединен со входом вентиля 5, чей выход служит выходом двухуровневого генератора шума.

Второй вариант, схема которого представлена на фиг. 2, так же как и первый, содержит двухуровневый излучатель шума на ППБШ 4 и вентиль 5, но дополнен усилителем 1, циркулятором 2, трехплечим переключателем 5 и нагрузкой 6. Второй выход излучателя шума на ППБШ 4 присоединен к общему плечу переключателя 3 и, в зависимости от положения последнего, поочередно соединяется либо с нагрузкой 6, либо с 1 плечом циркулятора 2, вход усилителя 1 соединен с плечом 2, а его выход - с плечом 3 циркулятора 2, первый выход излучателя шума на ППБШ 4 соединен со входом вентиля 5, выход которого служит выходом ДГШ.

Первый вариант двухуровневого генератора шума работает следующим образом: когда по внешней команде управления переключатель 3 соединяет второй выход излучателя шума на ППБШ 4 с нагрузкой 6, на выход ДГШ через вентиль 5 поступает только мощность шума от первого выхода излучателя шума на ППБШ 4, при этом выходной уровень Т1 (0,2...0,5)То (он снижается по сравнению с прототипом на десятки градусов как за счет исключения направленного ответвителя, так и за счет оптимизации импеданса нагрузки 6 [2,3]); когда же переключатель 3 соединяет второй выход излучателя шума на ППБШ 4 с выходом излучателя шума на ЛПД 1 (через вентиль 2), на выход ДГШ дополнительно поступает мощность шума от излучателя шума на ЛПД 1, прошедшая через обратный коэффициент передачи излучателя шума на ППБШ 4, при этом выходной уровень Т2 (2...3)То.

Отличие второго варианта ДГШ состоит в том, что в нем, как и в прототипе, в качестве источника высокого уровня шума используется шум второго выхода излучателя шума на ППБШ 4, который (когда переключатель 3 соединяет второй выход излучателя шума на ППБШ 4 с циркулятором 2) через цепь 1-2 циркулятора 2 подается на усилитель 1, а затем через цепь 3-1 циркулятора 2 и переключатель 3 возвращается на второй выход излучателя шума на ППБШ 4 и (как и в первом варианте ДГШ) через его обратный коэффициент передачи проходит на выход двухуровневого генератора шума.

Таким образом каждый из вариантов ДГШ имеет два стационарных состояния с выходными уровнями Т1 (0,2...0,5)То и Т2 (2...3)То, переключаемыми по внешней команде. Получаемое по сравнению с прототипом снижение уровня Т1 и повышение в 2...3 раза уровня Т2 приводит к повышению результирующей точности измерения ШТ в 1,5...2 раза при сохранении относительной погрешности калибровки уровней и выходного сигнала в пределах динамического диапазона измерителя.

Литература
1. Патент РФ N 2127483. Топольницкий В.Н. Двухуровневый генератор шума //Бюлл. N 7, 1999.

2. В.Н.Захарин, В.Н.Топольницкий. Расчет параметров генератора "холодного" шума СВЧ на полевом транзисторе //Радиотехнические тетради, 1998, N 13, с. 81-83.

3. Ю. А.Немлихер, А.Ф.Рукавицын, И.А.Струков. //Радиотехника и электроника, 1998, N 5, c. 603-608.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в качестве меры шумовой температуры при точных шумовых измерениях: измерениях малых уровней шумовой температуры источников сигнала и шумовых параметров четырехполюсников, а также для встроенного контроля в радиосистемах различного назначения. Предложенный двухуровневый генератор шума (варианты) содержит излучатель шума с двумя выходами, выполненный на невзаимном полупроводниковом приборе с барьером Шоттки (ППБШ), первый вентиль, а также в первом варианте - второй излучатель шума на лавинно-пролетном диоде (ЛПД), второй вентиль, переключатель и нагрузку, причем первый выход излучателя шума на ППБШ подключен прямо ко входу первого вентиля, выход которого является выходом двухуровневого генератора шума, второй выход излучателя шума на ППБШ подключен через переключатель либо к нагрузке, либо через второй вентиль к выходу излучателя шума на ЛПД; во втором варианте - усилитель, циркулятор, переключатель и нагрузку, причем вход усилителя подключен ко второму плечу циркулятора, выход усилителя - к третьему плечу циркулятора, первое плечо циркулятора подключено к переключателю, а в остальном конструкция совпадает с первым вариантом. Каждый из вариантов ДГШ имеет два стационарных состояния с выходными уровнями Т1 = (0,2...0,5)То и Т2 = (2...3) То, переключаемыми по внешней команде. Техническим результатом является снижение уровня шумовой температуры. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двухуровневый генератор шума, содержащий излучатель шума с двумя выходами, выполненный на невзаимном полупроводниковом приборе с барьером Шоттки (ППБШ), и первый вентиль, отличающийся тем, что в схему введены второй излучатель шума на лавинно-пролетном диоде (ЛПД), второй вентиль, переключатель и нагрузка, причем первый выход излучателя шума на ППБШ подключен прямо ко входу первого вентиля, выход которого является выходом двухуровневого генератора шума; второй выход излучателя шума на ППБШ подключен через переключатель либо к нагрузке, либо к выходу второго вентиля, вход которого соединен с выходом излучателя шума на ЛПД. 2. Двухуровневый генератор шума, содержащий излучатель шума с двумя выходами, выполненный на невзаимном полупроводниковом приборе с барьером Шоттки (ППБШ), и первый вентиль, отличающийся тем, что в схему введены усилитель, циркулятор, переключатель и нагрузка, причем первый выход излучателя шума на ППБШ подключен прямо ко входу первого вентиля, выход которого является выходом двухуровневого генератора шума; второй выход излучателя шума на ППБШ подключен через переключатель либо к нагрузке, либо к первому плечу циркулятора, вход усилителя подключен ко второму плечу циркулятора, а выход усилителя - к третьему плечу циркулятора.