СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА РАДИОПРИЕМНИКА ПО ИНТЕРМОДУЛЯЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G01R23/20 

Предлагаемые изобретения относятся к области радиотехнических измерений и могут быть использованы для измерения динамического диапазона радиоприемника (приемника) по интермодуляции.

Данные изобретения объединены общим изобретательским замыслом.

Известен способ Михайлова измерения динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции (см. Патент на изобретение №2030751, М.кл. G01R 23/20, опубл. 10.03.1995 г.). Данный способ заключается в следующем: при измерении подают на вход радиоприемника калибровочный сигнал, частота которого равна частоте настройки радиоприемника (в полосе пропускания основного канала), и устанавливают на его выходе номинальное напряжение U_H, а также подают на вход радиоприемника блокирующий сигнал высокого уровня, частота которого находится в полосе пропускания (ПП) фильтра предварительной селекции (ФПС) и в полосе задерживания (ПЗ) фильтра основной селекции (ФОС) на промежуточной частоте приемника, увеличивают уровень блокирующего сигнала до значения E₁, при котором напряжение U_H калибровочного сигнала на выходе радиоприемника изменится до уровня, характеризуемого коэффициентом блокирования K₁ и равного (1+K₁)U_H, затем блокирующий сигнал увеличивают до значения Е₂, при котором напряжение U_H калибровочного сигнала на выходе изменится до уровня, характеризуемого коэффициентом блокирования К₂ и равного (1+К₂)U_H. Далее проверяют амплитудную характеристику радиоприемника на соответствие закономерности третьего порядка вычислением допустимого уклонения отношения Е₂/E₁ от расчетного по формуле:

|(E₂/E₁-γ)/γ|≤δ,

где δ - допустимое уклонение от расчетного, γ - расчетное отношение, определяется как γ=Е_{2 расч}/E₁, Е_{2 расч} - расчетное значение блокирующего сигнала при коэффициенте блокирования К₂. По результатам исследований при K₁=-0,3 и К₂=-0,5 расчетное отношение γ=1,29, измеренные значения отношений γ=1,2-1,35, при этом δ<0,05.

По результатам измерений вычисляют динамический диапазон (ДД) по интермодуляции третьего порядка вида 2f₁-f₂=f₀ по формуле:

D_2-1 [дБ]=(2/3)(20 lgE₁-10 lg|K₁|+3), где E₁ - значение ЭДС блокирующего сигнала в микровольтах, выражающей зависимость между значениями ДД по интермодуляции и ЭДС блокирующего сигнала. Данный способ, основанный на исследовании нелинейности амплитудной характеристики приемника, позволяет не учитывать частотного сочетания воздействующих сигналов. Однако измерение высоким уровнем ЭДС блокирующего сигнала при заданном коэффициенте блокирования с дальнейшим вычислением ДД по интермодуляции является косвенным и сопровождается перегрузкой нелинейных элементов приемника, что не позволяет дать точную количественную оценку ДД приемника по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀. Кроме того, способ не позволяет измерить ДД по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀, суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀, измерить и вычислить ДД по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника, суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника, вида 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника, и, следовательно, способ не дает точной и объективной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции.

Известен способ измерения ДД радиоприемника по интермодуляции (см. ГОСТ Р 52016 - 2003 «Приемники магистральной радиосвязи гектометрового - декаметрового диапазона волн». Параметры, общие технические требования и методы измерений. Принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 6 февраля 2003 г. №47-ст. Дата введения 2004-01-01). Данный способ заключается в следующем: при измерении на вход приемника подают немодулированный калибровочный сигнал уровнем 0 дБ·мкВ (1 мкВ) и частотой, равной частоте настройки приемника f₀. На выходе приемника устанавливают номинальный уровень напряжения выходного сигнала U_H. Затем калибровочный сигнал отключают, а на вход приемника подают первый и второй немодулированные сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС и с частотами равными f₁=f₀±Δf и f₂=f₀±2Δf соответственно, где Δf устанавливается равной 20 кГц или другой величине в зависимости от ширины ПП ФОС, но обязательно так, чтобы сигналы помех с частотами f₁ и f₂ находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС. Уровни ЭДС сигналов помех повышают одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения Е, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U_H. Значение уровня Е любого из двух равных по уровню сигналов помех определяет ДД по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀ относительно 1 мкВ, который в децибелах определяют по формуле: D_2-1 [дБ]=20 lg(E/1), где Е - значение уровня ЭДС одного из двух сигналов помех в микровольтах.

Измерение по данному способу, являясь прямым измерением ДД по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀ и не вызывающим перегрузку нелинейных элементов приемника, дает точную оценку ДД приемника по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀.

Однако способ не позволяет измерить ДД по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀, суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀, измерить и вычислить ДД по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀ c учетом ширины ПП ФПС приемника, суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника и вида 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника, таким образом, способ не обеспечивает точной и объективной количественной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции.

Данный способ измерения динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции выбран за прототип.

Достигаемым техническим результатом изобретения является обеспечение возможности измерения ДД радиоприемника по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀, суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀, измерения и вычисления ДД по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀ с учетом ширины ПП ФПС, суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС, вида 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС, а также обеспечение точной и объективной количественной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции.

Данный технический результат достигается тем, что в способе измерения ДД радиоприемника по интермодуляции на вход радиоприемника подают немодулированный калибровочный сигнал с частотой, равной частоте настройки приемника f₀, а на выходе приемника устанавливают номинальный уровень напряжения выходного сигнала U_H, затем калибровочный сигнал отключают, после чего на вход приемника подают первый и второй немодулированные сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС, отличающемся тем, что на вход радиоприемника подают немодулированный или модулированный калибровочный сигнал уровнем ЭДС равным Е₀, частоту настройки калибровочного сигнала устанавливают равной частоте настройки приемника f₀, определяемой по формуле: f₀=(f_B+f_H)/2, где f_B и f_H - верхняя и нижняя граничные частоты ПП ФПС, далее дополнительно подают третий немодулированный или модулированный сигнал помехи с уровнем, равным уровням первого и второго сигналов помех, которые могут быть как немодулированными, так и модулированными, при этом частоты первого, второго и третьего сигналов помех устанавливают соответственно: f₁=f₀±Δf₁, f₂=f₀±Δf₂ и f₃=f₀±Δf₃, где Δf₁<Δf₂<Δf₃ - величины отстроек по отношению к частоте настройки приемника, которые выбирают таким образом, чтобы частоты первого, второго и третьего сигналов помех f₁, f₂, f₃ соответственно находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС, при этом Δf₃=Δf₁+Δf₂ и соблюдалось неравенство 2Δf₁≠Δf₂, далее повышают уровни ЭДС всех трех сигналов помех одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного Е_П1, пока напряжение выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U_H, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из трех равных по уровню сигналов помех Е_П1 к Е₀ определяет ДД приемника по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀, который в децибелах определяют по формуле: D₁ [дБ]=20 lg(Е_П1/E₀), где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, Е_П1 - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D₁ [дБ]=Е_П1 дБ·мкВ - Е₀ дБ·мкВ, где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ; Е_П1 - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, далее определяют ширину ПП ФПС по формуле: Δf_ФПС=f_B-f_H, затем устанавливают частотный интервал между сигналами в ПП ФПС равным Δf_P и вычисляют общее число сигналов помех в ПП ФПС по формуле: n=(Δf_ФПС/Δf_P)-1, число троек и пар сигналов помех соответственно по формулам: n_троек=0,375n(n-3)+1; n_пар=n/2, после этого вычисляют ДД приемника по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀ с учетом ширины ПП ФПС по формуле:

затем устанавливают частоты первого, второго и третьего сигналов помех соответственно f₁=f₀±Δf₁, f₂=f₀±2Δf₁ и f₃=f₀±3Δf₁, где Δf₁ - величина отстройки по отношению к частоте настройки приемника, которую выбирают таким образом, чтобы частоты первого, второго и третьего сигналов помех с частотами f₁, f₂, f₃ соответственно находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС, после этого изменяют уровни ЭДС всех трех сигналов помех одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного Е_ПΣ, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U_H, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из трех равных по уровню сигналов помех Е_ПΣ к Е₀ определяет ДД приемника по интермодуляции суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀, который в децибелах определяют по формуле: D_Σ [дБ]=20 lg(Е_ПΣ/E₀), где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, Е_ПΣ - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D_Σ [дБ]=Е_ПΣ дБ·мкВ - E₀ дБ·мкВ, где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, Е_ПΣ - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, затем вычисляют ДД приемника по интермодуляции суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС по формуле:

далее отключают третий сигнал помехи частотой f₃=f₀±3Δf₁, при этом значения частот первого и второго сигналов помех выбирают соответственно f₁=f₀±Δf₁ и f₂=f₀±2Δf₁ таким образом, чтобы они находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС, затем уровни ЭДС первого и второго сигналов помех изменяют одновременно, поддерживая одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного Е_П2, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U_H, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из двух равных по уровню сигналов помех Е_П2 к Е₀ определяет ДД приемника по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀, который в децибелах определяют по формуле: D₂ [дБ]=20 lg(Е_П2/Е₀), где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, Е_П2 - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D₂ [дБ]=Е_П2 дБ·мкВ - Е₀ дБ·мкВ, где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, Е_П2 - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, затем вычисляют ДД приемника по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС по формуле:

далее из вычисленных значений D_1P, D_2P, D_ΣP выбирают наименьшее.

Использование трех сигналов помех позволяет измерить ДД приемника по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀ (D₁), а определение числа троек и пар сигналов помех в ПП ФПС, создающих интермодуляционные помехи на частоте настройки приемника f₀, позволяет вычислить ДД радиоприемника по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀ с учетом ширины ПП ФПС (D_1P).

Частотные отстройки первого, второго и третьего сигналов помех на Δf₁, 2Δf₁ и 3Δf₁ соответственно от частоты настройки приемника f₀ позволяют измерить ДД радиоприемника по интермодуляции суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀ (D_Σ), а определение числа троек и пар сигналов помех в ПП ФПС, создающих интермодуляционные помехи на частоте настройки приемника f₀, позволяет вычислить ДД приемника по интермодуляции суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС (D_ΣP).

Использование двух сигналов помех позволяет измерить ДД приемника по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀ (D₂), а определение числа троек и пар сигналов помех в ПП ФПС, создающих интермодуляционные помехи на частоте настройки приемника f₀, позволяет вычислить ДД радиоприемника по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС (D_2P).

Выбор наименьшего значения из вычисленных D_1P, D_2P, D_ΣP позволяет дать точную и объективную количественную оценку ДД радиоприемника по интермодуляции.

Сущность способа поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображены реальные сигналы помех от радиостанций с частотными интервалами Δf_P и уровнями E_C, расположенные в ПП ФПС радиоприемника с верхней и нижней граничными частотами f_B и f_H соответственно и шириной равной Δf_ФПС, при этом Δf_ФПС=f_B-f_H. Частота настройки радиоприемника f₀ расположена в центре ПП ФПС.

На Фиг.2 изображена модель ПП ФПС радиоприемника при полной загрузке частотного спектра сигналами помех от радиостанций, числом равным n, с одинаковыми частотными интервалами между несущими частотами, равными Δf_P, при этом частота настройки приемника f₀ расположена в центре ПП ФПС и ПП ФОС. Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) ФПС и ФОС радиоприемника, прямоугольные и симметричные, величины ПП ФПС и ПП ФОС равны Δf_ФПС и Δf_ФОС соответственно, a Δf_ФПС=f_B-f_H, где f_B и f_H - верхняя и нижняя граничные частоты ПП ФПС соответственно. Частотные спектры сигналов помех от радиостанций вплотную примыкают друг к другу и полностью занимают ПП ФПС. Сигналы имеют одинаковые уровни Е_П и границы частотных спектров крайних сигналов помех совпадают с границами ПП ФПС. Ширина частотного интервала Δf_P равна ширине частотного спектра принимаемого приемником желательного сигнала и равна Δf_ФОС, то есть Δf_P=Δf_ФОС.

На Фиг.3 изображено частотное распределение сигналов помех, числом n и с интервалом Δf_P, f₁, f₂, … f_1min, f_2min, где f₁=f₀-Δf_P, f₂=f₀-2Δf_P, … f_1min=f₀-(n/4)Δf_P, f_2min=f₀-(n/2)Δf_P и f₁, f₂, … f_1max, f_2max, где f₁=f₀+Δf_P, f₂=f₀+2Δf_P, … f_1max=f₀+(n/4)Δf_P, f_2max=f₀+(n/2) Δf_P. Ширина ПП ФПС ограничена верхней и нижней частотами соответственно f_B и f_H и равна Δf_ФПС=f_B-f_H. Сигналы помех уровнем равным Е_П, образуют пары, которые создают интермодуляционные составляющие вида 2f₁-f₂=f₀. Частота настройки приемника f₀ расположена в центре ПП ФПС.

На Фиг.4 изображено частотное распределение сигналов помех, числом n и с интервалом Δf_P, f₁, f₂, f₃…f_1min, f_2min, f_3min, где f₁=f₀-Δf_P, f₂=f₀-2Δf_P, f₃=f₀-3Δf_P, … f_1min=f₀-(n/6)Δf_P, f_2min=f₀-(n/3)Δf_P, f_3min=f₀-(n/2)Δf_P и f₁, f₂, f₃…f_1max, f_2max, f_3max, где f₁=f₀+Δf_P, f₂=f₀+2Δf_P, f₃=f₀+3Δf_P, … f_1max=f₀+(n/6)Δf_P, f_2max=f₀+(n/3)Δf_P, f_3max=f₀+(n/2)Δf_P. Ширина ПП ФПС ограничена верхней и нижней частотами соответственно f_B и f_H и равна Δf_ФПС=f_B-f_H. Сигналы помех уровнем равным Е_П образуют тройки сигналов в различных частотных сочетаниях, которые создают интермодуляционные составляющие вида f₁+f₂-f₃=f₀. Частота настройки приемника f₀ расположена в центре ПП ФПС.

На Фиг.5 изображена блок-схема алгоритма измерения ДД радиоприемника по интермодуляции согласно предлагаемому способу.

Данный способ осуществляется следующим образом. В соответствии с Фиг.1 очевидно, что в реальных условиях приема распределение уровней сигналов помех и частотные интервалы между ними носят случайный характер. Частотные интервалы Δf_P в разных диапазонах разные и обычно равны ширине частотного спектра сигнала, например в радиовещательных частотных диапазонах при упорядоченном излучении гектометровых и декаметровых волн Δf_P установлены равными 9 кГц и 5 кГц соответственно, а для телеграфных сигналов Δf_P составляют 1 кГц и менее. В результате взаимодействия сигналов помех в нелинейных элементах радиоприемного тракта, находящихся в ПП ФПС радиоприемника, возникают интермодуляционные составляющие (помехи), частоты которых совпадают с частотой настройки радиоприемника f₀. Помехи, возникающие как результат взаимодействия троек сигналов помех вида f₁+f₂-f₃=f₀, пар сигналов помех вида 2f₁-f₂=f₀, троек и пар сигналов помех одновременно, суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀, складываясь в ПП ФОС, увеличивают уровень колебания помехи и снижают отношение сигнал/помеха на выходе приемника, что приводит к снижению вероятности приема сообщений.

Измерения ДД радиоприемника по интермодуляции известными способами производятся как правило: либо одним мощным сигналом, либо одной парой сигналов для выявления интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀, не учитывая при этом количества пар сигналов, которые расположены в ПП ФПС, а измерения тремя сигналами для выявления интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀ и суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀, в том числе и с учетом числа троек и пар сигналов помех, расположенных в ПП ФПС, вообще не производятся, поэтому нет возможности объективно оценить ДД приемника по интермодуляции применительно к реальным условиям приема с учетом ширины ПП ФПС приемника. Основной задачей предлагаемого способа является измерение и вычисление ДД приемника по интермодуляции при помощи упомянутых выше трех и двух сигналов, при этом учитывая числа троек и пар сигналов помех, которые могут разместиться в ПП ФПС. Решение этой задачи позволит дать количественную оценку ДД приемника по интермодуляции при загрузке ПП ФПС сигналами помех от радиостанций и создаст условия для более объективной оценки радиоприемников по такому важнейшему электрическому параметру как ДД по интермодуляции.

Для решения поставленной задачи применяем модель, изображенную на Фиг.2. Число сигналов помех, расположенных в ПП ФПС радиоприемника, определяется по формуле:

при вычислении берется целая часть числа.

В соответствии с Фиг.3 число образующихся пар сигналов помех, которые создают интермодуляционные составляющие вида 2f₁-f₂=f₀, например: 2(f₁,f₂,f₃…t_1max)-(f₂,f₄,f₆…f_2max)=f₀, 2(f₁,f₂,f₃…f_1min)-(f₂,f₄,f₆…f_2min)=f₀, определяется по формуле:

где n≥4, при расчете n_пар берется меньшее целое четное число.

В логарифмическом масштабе относительно одной пары:

n_пар (дБ)=10 lg n_пар.

В соответствии с Фиг.4 максимальное число троек, образующихся в различных частотных сочетаниях сигналов помех, которые создают интермодуляционные составляющие вида f₁+f₂-f₃=f₀, например:

(f₁…f_1min)+(f₂…f_2min)-(f₃…f_3min)=f₀; (f₁…f_1max)+(f₂…f_2max)-(f₃…f_3max)=f₀;

(f₁…f_1max)+(f₂…f_2min)-(f₁…f_1min)=f₀; (f₁…f_1max)+(f₃…f_3min)-(f₂…f_2min)=f₀;

(f₁…f_1min)+(f₂…f_2max)-(f₁…f_1max)=f₀; (f₂…f_2max)+(f₃…f_3min)-(f₁…f_1min)=f₀;

(f₃…f_3max)+(f₂…f_2min)-(f₁…f_1max)=f₀; (f₁…f_1min)+(f₃…f_3max)-(f₂…f_2max)=f₀ и

так далее, при настройке приемника на частоту f₀, равную f₀=(f_B+f_H)/2, определяется по формуле:

где n≥6, при расчете n_троек округляется до целой части числа.

В логарифмическом масштабе относительно одной тройки:

n_троек (дБ)=10 lg n_троек.

Рассмотрим взаимодействия сигналов помех в нелинейном тракте приема, создающих интермодуляционные составляющие частотой, равной частоте настройки приемника f₀. При этом частоты сигналов помех находятся в ПП ФПС и в ПЗ ФОС приемника.

Первый, второй и третий сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС, равными Е_П, и частотами f₁=f₀±Δf₁, f₂=f₀±Δf₂ и f₃=f₀±Δf₃ соответственно, воздействуют на вход радиоприемника.

Уровень ЭДС входного воздействия помех Е_ВХ выражается как:

где ω₀=2πf₀, Δω₁=2πΔf₁, Δω₂=2πΔf₂, Δω₃=2πΔf₃, Δω₁<Δω₂<Δω₃, Δω₁+Δω₂=Δω₃, 2Δω₁≠Δω₂.

Выражение в общем виде для интермодуляционных составляющих третьего порядка, возникающих в результате взаимодействий сигналов помех в нелинейном тракте и приведенных ко входу приемника, представляется формулой:

где Y₂₁ - крутизна нелинейного тракта, определяющая зависимость выходного тока от входного напряжения тракта, - вторая производная крутизны, - параметр нелинейности третьего порядка приемного тракта.

Представим куб трехчлена формулы (5) в виде:

используя известные тригонометрические формулы:

находим, что составляющая третьего порядка вида f₁+f₂-f₃=f₀ обусловлена десятым членом соотношения (6), уровень ЭДС которой равен:

Далее, устанавливают частоты первого, второго и третьего сигналов помех соответственно f₁=f₀±Δf₁, f₂=f₀±2Δf₁, f₃=f₀±3Δf₁.

Уровень ЭДС входного воздействия помех Е_ВХ согласно (4) выражается как:

Е_ВХ=E_Пcos(ω₀±Δω₁)t+E_Пcos(ω₀±2Δω₁)t+E_Пcos(ω₀±3Δω₁)t,

где ω₀=2πf₀, Δω₁=2πΔf₁.

Далее, представив формулу (5) в виде (6) и используя (7), (8), (9), находим, что частоты интермодуляционных составляющих третьего порядка, совпадающие с частотой f₀, обусловлены четвертым и десятым членами соотношения (6).

Четвертый член соотношения (6) представляет собой интермодуляционную составляющую вида 2f₁-f₂=f₀, уровень ЭДС которой равен:

Десятый член соотношения (6) представляет собой интермодуляционную составляющую вида f₁+f₂-f₃=f₀, уровень ЭДС которой определен по формуле (10).

Сравнив результаты, полученные в формулах (10) и (11), очевидно, что Е_инт1=2Е_инт2, т.е. уровень колебания интермодуляционной составляющей вида f₁+f₂-f₃=f₀ превышает уровень колебания интермодуляционной составляющей вида 2f₁-f₂=f₀ в два раза или в логарифмическом масштабе на 6 дБ, что подтверждается практическими измерениями. Таким образом, одна тройка сигналов создает интермодуляционную составляющую мощностью, равной мощности интермодуляционной составляющей, созданной четырьмя парами сигналов, или одна тройка сигналов эквивалентна четырем парам сигналов.

Уровень ЭДС интермодуляционной составляющей третьего порядка суммарного вида, обусловленный четвертым и десятым членами соотношения (6) и равный сумме двух составляющих видов 2f₁-f₂=f₀ и f₁+f₂-f₃=f₀, уровни ЭДС которых получены в формулах (10) и (11), находим по формуле:

Пользуясь формулами (10), (11), (12) и приравняв уровни ЭДС интермодуляционных составляющих Е_инт1=Е_инт2=Е_интΣ=E_инт, определим возможные уровни сигналов помех Е_П1, Е_П2, Е_ПΣ:

Найдем полезные соотношения между Е_П1, Е_П2, Е_ПΣ:

Е_П1=0,79 Е_П2=1,04 Е_ПΣ; Е_П2=1,26 Е_П1=1,31 Е_ПΣ; Е_ПΣ=0,96 Е_П1=0,76 Е_П2,

в логарифмическом масштабе относительно Е_инт соответственно:

Е_П1 (дБ)=20lg0,79+20lgE_П2=20lg1,04+20lgЕ_ПΣ=E_П2(дБ)-2дБ=Е_ПΣ(дБ)+0,34дБ;

E_П2 (дБ)=20lg1,26+20lgЕ_П1=20lg1,31+20lgЕ_ПΣ=Е_П1(дБ)+2дБ=Е_ПΣ(дБ)+2,34дБ;

Е_ПΣ (дБ)=20lg0,96+20lgЕ_П1=20lg0,76+20lgE_П2=Е_П1(дБ)-0,34дБ=E_П2(дБ)-2,34дБ;

ДД по интермодуляции в общем виде определяется как:

D=Е_П/Е_сигн, где Е_П - уровень ЭДС одного из сигналов помех, Е_сигн - уровень ЭДС калибровочного сигнала.

Установив уровень ЭДС калибровочного сигнала Е_сигн и потребовав равенства Е_инт=Е_сигн, по формулам (13), (14), (15) найдем уровни ЭДС сигналов помех Е_П1, Е_П2, Е_ПΣ и соответствующие ДД (D₁, D₂, D_Σ):

Е_П1=(Е_сигн/0,25р_н3)^1/3; Е_П2=(Е_сигн/0,125р_н3)^1/3; Е_ПΣ=(Е_сигн/0,28р_н3)^1/3;

D₁=1/(0,25р_н3Е² _сигн)^1/3, D₂=1/(0,125р_н3Е² _сигн)^1/3, D_Σ=1/(0,28р_н3Е² _сигн)^1/3,

в логарифмическом масштабе соответственно:

D₁ (дБ)=20 lgD₁; D₂ (дБ)=20 lgD₂; D_Σ (дБ)=20 lgD_Σ.

При Е_сигн=const ДД определяются уровнями сигналов помех Е_П1, Е_П2, Е_ПΣ.

Полезные соотношения между D₁ (дБ), D₂ (дБ), D_Σ (дБ):

По формулам (1), (2), (3), (10), (11), (12) определим уровни ЭДС суммарных интермодуляционных составляющих Е_инт1n, Е_инт2n, Е_интΣn, обусловленных взаимодействием пар и троек (n_пар, n_троек) сигналов помех, с учетом их взаимной эквивалентности:

Установив равенство: Е_инт1n=Е_инт2n=Е_интΣn=Е_{инт. n}, установив уровень ЭДС калибровочного сигнала Е_сигн и потребовав равенства Е_{инт. n}=Е_сигн, пользуясь соотношениями (19), (20), (21), находим уровни ЭДС сигналов помех с учетом ПП ФПС - E_П1n, Е_П2n, Е_ПΣn и динамические диапазоны D_1P, D_2P, D_ΣP:

E_П1n=[Е_сигн/((n_троек+0,25n_пар)^1/20,25р_н3)]^1/3,

Е_П2n=[Е_сигн/((4n_троек+n_пар)^1/20,125р_н3)]^1/3,

Е_ПΣn=[Е_сигн/((0,8n_троек+0,2n_пар)^1/20,28р_н3)]^1/3,

D_1P=E_П1n/Е_сигн=D₁/(n_троек+0,25n_пар)^1/6,

D_2P=Е_П2n/Е_сигн=D₂/(4n_троек+n_пар)^1/6,

D_ΣP=Е_ПΣn/Е_сигн=D_Σ/(0,8n_троек+0,2n_пар)^1/6,

в логарифмическом масштабе соответственно:

Очевидно, что с увеличением числа пар и троек сигналов помех или с расширением ПП ФПС ДД приемника по интермодуляции уменьшается.

Блок-схема алгоритма измерения ДД радиоприемника по интермодуляции согласно предлагаемому способу изображена на Фиг.5.

Рассмотрим пример измерения и вычисления ДД приемника по интермодуляции согласно предлагаемому способу. Допустим в ФПС приемника f_H=4 МГц, f_B=7 МГц, Δf_ФОС=5 кГц, Δf_P=Δf_ФОС=5 кГц. Частоту настройки приемника и генератора определяют по формуле: f₀=(f_B+f_H)/2=(7 МГц + 4 МГц)/2=5,5 МГц, настраивают генератор и приемник на частоту f₀ и устанавливают уровень ЭДС сигнала, например, Е₀=0 дБ·мкВ (1 мкВ) и регулируют уровень выходного напряжения приемника до номинального U_H, например U_H=0,775 В. Вычисляют ширину ПП ФПС, которая равна Δf_ФПС=f_B-f_H=7 МГц - 4 МГц = 3 МГц, и по формулам (1), (2), (3) находят числа пар и троек, которые равны n_пар=299 пар, n_троек=133878 троек, далее при помощи трех измерительных сигналов, согласно способу, измеряют ДД по интермодуляции третьего порядка D₁ (дБ). Допустим, D₁ (дБ)=90 дБ, тогда согласно соотношениям (17), (18) соответственно D₂ (дБ)=92 дБ и D_Σ (дБ)=89,66 дБ. Затем по формулам (22), (23), (24) вычисляют ДД приемника по интермодуляции с учетом ширины ПП ФПС, D_1P (дБ), D_2P (дБ), D_ΣP (дБ).

D_1P (дБ)=90 дБ - (1/3)10 lg133952,75=90 дБ - 17,1 дБ=72,9 дБ;

D_2P (дБ)=92 дБ - (1/3)10 lg535811=92 дБ - 19,1 дБ=72,9 дБ;

D_ΣP (дБ)=89,66 дБ - (1/3)10 lg107162,2=89,66 дБ - 16,76 дБ=72,9 дБ;

Разные результаты измерений D₁, D₂, D_Σ и D_1P=D_2P=D_ΣP, полученные при воздействии сигналов помех: одной тройки; одной пары; одной тройки и одной пары одновременно и результаты с учетом ширины ПП ФПС соответственно, свидетельствуют о расширении возможностей измерения ДД радиоприемника по интермодуляции. Равенство D_1P=D_2P=D_ΣP, полученное при воздействии сигналов помех с учетом ширины ПП ФПС, свидетельствует об объективности измерения, а наименьший результат (72,9 дБ), свидетельствует о точности измерения ДД приемника по интермодуляции.

Однако при реальном измерении из-за неравномерности АЧХ и нестабильности режимов в элементах радиоприемного тракта может быть незначительное неравенство D_1P≠D_2P≠D_ΣP, поэтому из полученных значений D_1P, D_2P, D_ΣP, выбирают наименьшее.

Таким образом, предлагаемый способ измерения ДД радиоприемника по интермодуляции расширяет возможности, обеспечивает объективность и точность измерения, что позволяет дать более точную количественную оценку такому важному электрическому параметру, как ДД радиоприемника по интермодуляции.

Известно устройство для измерения динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции (см. Патент на изобретение №2224264, М.кл. G01K 23/20, опубл. 20.02.2004 г.). Устройство содержит: генератор полезного сигнала и мощный генератор блокирующего сигнала, эквивалент антенны, измеряемый радиоприемник, вольтметр, блок программного управления, блок вычисления ДД, в котором ДД по интермодуляции, вычисляется на основании значения ЭДС блокирования при ее измерении по командам блока программного управления. В устройстве от генератора полезного сигнала по командам блока программного управления устанавливают ЭДС полезного сигнала, значительно превышающую шумы (например, 100 мкВ) и частоту, равную частоте настройки приемника. На выходе приемника по командам блока управления устанавливают номинальное напряжение. Далее по командам блока управления устанавливают частоту выходного блокирующего сигнала мощного генератора так, чтобы частота сигнала находилась в ПП ФПС и в ПЗ ФОС приемника, и увеличивают уровень ЭДС блокирующего сигнала до такого значения, при котором напряжение на выходе радиоприемника станет меньше номинального на заданный коэффициент блокирования. После этого в блоке вычисления по командам блока управления происходит вычисление ДД по интермодуляции (D_2-1) с учетом значения ЭДС блокирования по формуле:

D_2-1=(2/3)(20 lgЕ_БЛ-10 lg|К_БЛ|+3), дБ,

где Е_БЛ - ЭДС блокирования в микровольтах,

|К_БЛ| - абсолютное значение коэффициента блокирования.

Устройство автоматизирует процесс измерения и вычисления ДД по интермодуляции. Однако в данном устройстве измерение высоким уровнем ЭДС блокирующего сигнала при заданном коэффициенте блокирования с дальнейшим вычислением ДД по интермодуляции, является косвенным и сопровождается перегрузкой нелинейных элементов приемника, что не позволяет дать точную количественную оценку ДД приемника по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀. Кроме того, устройство не позволяет измерить ДД по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀; суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀; измерить и вычислить ДД по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника; суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника, вида 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника, и, следовательно, устройство не дает точной и объективной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции.

Известно устройство измерения ДД радиоприемника по интермодуляции (см. ГОСТ Р 52016 - 2003 «Приемники магистральной радиосвязи гектометрового - декаметрового диапазона волн». Параметры, общие технические требования и методы измерений. Принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 6 февраля 2003 г. №47 - ст. Дата введения 2004-01-01).

Устройство содержит: два однотипных генератора сигналов, эквивалент антенны (согласующее устройство), приемник, вольтметр, эквивалент нагрузки, при этом выходы первого и второго генераторов соединены соответственно с первым и вторым входами эквивалента антенны (согласующего устройства), выход которого соединен с входом приемника, выход которого подключен к соединенным между собой входам вольтметра и эквивалента нагрузки радиоприемника. Устройство работает следующим образом. От первого генератора сигналов на вход приемника через эквивалент антенны (согласующее устройство) подают немодулированный полезный калибровочный сигнал уровнем ЭДС 0 дБ·мкВ (1 мкВ) и частотой, равной частоте настройки приемника f₀. Усиление приемника регулируют до получения номинального значения уровня напряжения выходного сигнала приемника, равного U_H. Затем калибровочный сигнал отключают, а на вход приемника от первого и второго генераторов через эквивалент антенны (согласующее устройство) подают немодулированные сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС и с частотами, равными f₁=f₀±Δf и f₂=f₀±2Δf соответственно, где Δf устанавливается равной 20 кГц или другой величине в зависимости от ширины ПП ФОС, но обязательно так, чтобы сигналы помех с частотами f₁ и f₂ находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС приемника. Далее повышают одновременно, поддерживая их одинаковыми, уровни ЭДС от генераторов сигналов до такого значения Е, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U_H. Значение уровня Е одного из двух равных по уровню сигналов помех генераторов определяет ДД по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀ относительно 1 мкВ, который в децибелах определяют по формуле: D_2-1 [дБ]=20 lg(E/1), где Е - значение уровня ЭДС одного из двух сигналов помех в микровольтах.

Устройство производит непосредственное измерение ДД по интермодуляции третьего порядка вида 2f₁-f₂=f₀ с помощью двух однотипных генераторов, не вызывающее перегрузку нелинейных элементов приемника, и дает точную количественную оценку ДД приемника по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀.

Однако устройство не позволяет измерить ДД по интермодуляции: вида f₁+f₂-f₃=f₀; суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀, измерить и вычислить ДД по интермодуляции: вида f₁+f₂-f₃=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника; суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника; вида 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника; не обеспечивает точной и объективной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции, кроме того, процесс измерения в устройстве не автоматизирован.

Данное устройство измерения ДД радиоприемника по интермодуляции выбрано за прототип.

Достигаемым техническим результатом изобретения является обеспечение возможности измерения ДД радиоприемника по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀, суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀, измерения и вычисления ДД по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника, суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника, вида 2f₁-f₃=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника, обеспечение точной и объективной количественной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции, а также обеспечение автоматизации измерений и вычислений.

Достижение технического результата обеспечивается в устройстве измерения ДД радиоприемника по интермодуляции, содержащем первый и второй генераторы, эквивалент антенны (согласующее устройство), радиоприемник, вольтметр и эквивалент нагрузки, при этом выходы первого и второго генераторов соединены соответственно с первым и вторым входами эквивалента антенны (согласующего устройства), выход которого соединен с входом радиоприемника, выход которого подключен к соединенным между собой входам эквивалента нагрузки и вольтметра, отличающемся тем, что в устройство введены автоматизированное рабочее место (АРМ), состоящее из соединенных между собой входной/выходной шиной блока цифровой обработки сигналов (БЦОС) и персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ), при этом с первого по пятый входами/выходами АРМ являются с первого по пятый входы/выходы БЦОС, третий генератор, причем первый, второй и третий генераторы, радиоприемник и вольтметр имеют цифровые входы/выходы управления и контроля, при этом выход третьего генератора подключен к третьему входу эквивалента антенны (согласующего устройства), а его цифровой вход/выход управления и контроля подключен к третьему выходу/входу АРМ, первый, второй, четвертый выходы/входы которого подключены к цифровым входам/выходам управления и контроля первого генератора, второго генератора, вольтметра соответственно, а первый цифровой вход/выход управления и контроля радиоприемника соединен с пятым выходом/входом АРМ.

При этом для обеспечения возможности измерения ДД по интермодуляции радиоприемника, формирующего цифровой выходной сигнал, радиоприемник снабжен вторым цифровым входом/выходом цифрового выходного сигнала и цифровых сигналов управления и контроля, причем второй цифровой вход/выход радиоприемника соединен с шестым выходом/входом АРМ, которым является шестой выход/вход БЦОС, посредством цифровой линии связи (ЦЛС).

А для обеспечения возможности измерения ДД по интермодуляции радиоприемника, формирующего оптический выходной сигнал, радиоприемник снабжен третьим оптическим входом/выходом оптического выходного сигнала и оптических сигналов управления и контроля, причем третий оптический вход/выход радиоприемника посредством волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) соединен с седьмым выходом/входом АРМ, которым является выход/вход введенного в АРМ оптического приемопередатчика, другой выход/вход которого соединен с входом/выходом введенного в АРМ оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя, другой вход/выход которого соединен с седьмым выходом/входом БЦОС.

Введение в предлагаемое устройство, осуществляющее способ измерения ДД радиоприемника по интермодуляции, третьего генератора, АРМ, включающее в себя БЦОС и ПЭВМ, а также генераторов, радиоприемника и вольтметра, имеющих цифровые входы/выходы управления и контроля, позволяет: измерить ДД радиоприемника по интермодуляции: вида f₁+f₂-f₃=f₀; и суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀; измерить и вычислить ДД радиоприемника по интермодуляции: вида f₁+f₂-f₃=f₀ c учетом ширины ПП ФПС приемника; суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₃=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника; вида 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС приемника; дать точную и объективную количественную оценку ДД радиоприемника по интермодуляции, автоматизировать процесс измерения и вычисления.

Введение в устройство ЦЛС и снабжение радиоприемника цифровым входом/выходом, соединенным с АРМ, позволяет производить измерения ДД по интермодуляции радиоприемника, формирующего цифровой выходной сигнал.

Введение в устройство ВОЛС и введение в АРМ оптического приемопередатчика, оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя, а также снабжение радиоприемника оптическим входом/выходом, соединенным этой ВОЛС с соответствующим выходом/входом АРМ, которым является выход/вход оптического приемо-передатчика, позволяет производить измерения ДД по интермодуляции радиоприемника, формирующего оптический выходной сигнал.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на Фиг.6, в соответствии с которой устройство содержит автоматизированное рабочее место 1 (АРМ), при этом с первого по шестой входами/выходами АРМ 1 являются с первого по шестой входы/выходы блока 2 цифровой обработки сигналов (БЦОС), входная/выходная шина которого соединена с выходной/входной шиной персональной электронно-вычислительной машины 3 (ПЭВМ), первый генератор 4 сигналов, вход/выход которого подключен к первому выходу/входу АРМ 1, второй и третий выходы/входы которого подключены к входам/выходам соответственно второго генератора 5 сигналов и третьего генератора 6 сигналов, при этом выходы генераторов сигналов 4, 5, 6, подключены соответственно к первому, второму, третьему входам эквивалента 7 антенны (согласующего устройства), выход которого соединен с входом радиоприемника 8, выход которого подключен к соединенным между собой входам эквивалента 9 нагрузки и вольтметра 10, вход/выход вольтметра 10 соединен с четвертым выходом/входом АРМ 1, пятый выход/вход которого соединен с первым входом/выходом радиоприемника 8.

При этом радиоприемник 8 может быть снабжен вторым цифровым входом/выходом, который посредством цифровой линии 11 связи (ЦЛС) подключен к шестому выходу/входу АРМ 1.

Кроме того, радиоприемник 8 может быть снабжен третьим оптическим входом/выходом, который посредством волоконно-оптической линии 12 связи (ВОЛС) соединен с седьмым выходом/входом АРМ 1, которым является выход/вход дополнительно введенного оптического приемопередатчика 13, другой выход/вход которого соединен с входом/выходом дополнительно введенного оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя 14, другой вход/выход которого подключен к седьмому выходу/входу БЦОС 2.

Принцип работы предлагаемого устройства измерения ДД радиоприемника по интермодуляции заключается в следующем.

В ПЭВМ 3, входящей в АРМ 1, вводят значения f_B и f_H - верхней и нижней граничных частот ПП ФПС, величину частотного интервала Δf_P загрузки ПП ФПС сигналами помех от радиостанций, ширину ПП ФОС (Δf_ФОС), вычисляют частоту настройки приемника по формуле f₀=(f_B+f_H)/2, вычисляют ширину ПП ФПС по формуле Δf_ФПС=f_B-f_H, вычисляют число пар (n_пар) и троек (n_троек) сигналов помех по формулам (1), (2), (3). Далее при помощи АРМ 1 включают радиоприемник 8 и устанавливают частоту настройки f₀, включают генератор 4 и устанавливают немодулированный или модулированный калибровочный сигнал частотой равной f₀ и уровнем ЭДС равным E₀, затем калибровочный сигнал подают через эквивалент 7 антенны (согласующее устройство) на вход радиоприемника 8. Используя АРМ 1, регулируют усиление радиоприемника 8 до получения номинального значения уровня напряжения выходного сигнала U_H на эквиваленте 9 нагрузки, который измеряется вольтметром 10 и при помощи цифрового входа/выхода вольтметра 10 значение U_H передается в БЦОС 2, где обрабатывается и передается в ПЭВМ 3, затем генератор 4 отключают. При помощи АРМ 1 одновременно включают первый, второй, третий генераторы 4, 5, 6, устанавливают и контролируют в первом 4, втором 5 и третьем 6 генераторах выходные немодулированные или модулированные сигналы с частотами соответственно f₁=f₀±Δf₁, f₂=f₀±Δf₂ и f₃=f₀±Δf₃, при этом величины отстроек Δf₁, Δf₂, Δf₃ выбирают следующим образом: Δf₁≥4Δf_ФОС; Δf₃=Δf₁+Δf₂, при соблюдении неравенства 2Δf₁≠Δf₂, но обязательно так, чтобы сигналы помех от генераторов 4, 5, 6 соответственно с частотами f₁, f₂, f₃ находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС приемника. При помощи АРМ 1 регулируют и контролируют уровни ЭДС сигналов в генераторах 4, 5, 6, одновременно поддерживая их одинаковыми, до такого уровня Е_П1, пока уровень напряжения выходного сигнала радиоприемника 8 на эквиваленте 9 нагрузки не достигнет номинального значения U_H. Значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех Е_П1 определяет ДД по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀, относительно Е₀, который в децибелах определяют в АРМ 1 по формуле: D₁ [дБ]=20 lg(Е_П1/Е₀), где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах; Е_П1 - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в микровольтах.

При использовании в генераторах 4, 5, 6 логарифмической шкалы уровней сигналов динамический диапазон по интермодуляции определяют в АРМ 1 по формуле: D₁ [дБ]=Е_П1 дБ·мкВ - Е₀ дБ·мкВ, где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ; Е_П1 - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ.

Далее в АРМ 1 по формуле (22) вычисляют ДД по интермодуляции D_1P с учетом ширины ПП ФПС. Затем, при помощи АРМ 1, в первом 4, втором 5 и третьем 6 генераторах устанавливают частоты выходных сигналов равными f₁=f₀±Δf₁, f₂=f₀±2Δf₁ и f₃=f₀±3Δf₁ соответственно, где величина Δf₁ выбирается таким образом, чтобы частоты f₁, f₂, f₃ сигналов от генераторов 4, 5, 6 соответственно находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС. Затем при помощи АРМ 1 одновременно изменяют уровни ЭДС сигналов от генераторов 4, 5, 6, поддерживая их одинаковыми, до такого значения Е_ПΣ, пока уровень напряжения выходного сигнала радиоприемника 8 на эквиваленте 9 нагрузки не достигнет номинального значения U_H. Значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех Е_ПΣ определяет ДД по интермодуляции суммарного вида (D_Σ), относительно Е₀, который в децибелах (дБ) определяют в АРМ 1 по формуле: D_Σ [дБ]=20 lg(Е_ПΣ/Е₀), где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах; Е_ПΣ - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в микровольтах.

При использовании в генераторах 4, 5, 6 логарифмической шкалы уровней сигналов ДД по интермодуляции определяют в АРМ 1 по формуле: D_Σ [дБ]=Е_ПΣ дБ·мкВ - Е₀ дБ·мкВ, где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ; Е_ПΣ - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ.

Далее в АРМ 1 по формуле (24) вычисляют ДД по интермодуляции D_ΣP с учетом ширины ПП ФПС.

Затем при помощи АРМ 1 отключают выходной сигнал третьего генератора 6 частотой f₃=f₀±3Δf₁ и изменяют уровни ЭДС сигналов от первого 4 и второго 5 генераторов одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения Е_П2, при котором уровень напряжения выходного сигнала радиоприемника 8 на эквиваленте 9 нагрузки не достигнет номинального значения U_H. При этом значения частот f₁=f₀±Δf₁ и f₂=f₀±2Δf₁ сигналов от первого 4 и второго 5 генераторов соответственно выбирают таким образом, чтобы они находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС. Значение уровня ЭДС Е_П2 одного из двух равных по уровню сигналов помех определяет ДД по интермодуляции D₂ вида 2f₁-f₂=f₀ относительно Е₀, который в децибелах определяют в АРМ 1 по формуле: D₂ [дБ]=20 lg(Е_П2/Е₀), где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах; Е_П2 - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в микровольтах.

При использовании в генераторах 4, 5 логарифмической шкалы уровней сигналов, ДД по интермодуляции определяют в АРМ 1 по формуле: D₂ [дБ]=Е_П2 дБ·мкВ - Е₀ дБ·мкВ, где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ; Е_П2 - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ. Далее в АРМ 1 по формуле (23) вычисляют ДД по интермодуляции D_2P с учетом ширины ПП ФПС. После этого из вычисленных значений D_1P, D_ΣP, D_2P выбирают наименьшее.

Принцип работы устройства при измерении ДД по интермодуляции радиоприемника 8, формирующего цифровой выходной сигнал, аналогичен принципу работы, описанному выше. Отличие заключается в том, что выходной сигнал радиоприемника 8 по ЦЛС 11 поступает в АРМ 1, где напряжение выходного сигнала радиоприемника 8 измеряется в БЦОС 2 и передается в ПВЭМ 3. Управление и контроль радиоприемником 8 осуществляется при помощи АРМ 1 по ЦЛС 11.

Принцип работы устройства измерения ДД радиоприемника по интермодуляции в радиоприемнике 8, формирующего оптический выходной сигнал, аналогичен принципу работы, описанному выше. Отличие заключается в том, что выходной сигнал радиоприемника 8 по ВОЛС 12 поступает в АРМ 1, где после приема в оптическом приемопередатчике 13 и преобразования оптоэлектронном/электронно-оптическом преобразователе 14 в электрический цифровой сигнал поступает и измеряется в БЦОС 2 и передается в ПЭВМ 3. Управление и контроль приемником 8 осуществляется по ВОЛС 12 при помощи АРМ 1, в который дополнительно введены оптический приемопередатчик 13, оптоэлектронный/электронно-оптический преобразователь 14.

Устройство измерения ДД радиоприемника по интермодуляции, структурная схема которого приведена на Фиг.6, позволяет производить измерение в автоматизированном и в автоматическом режиме согласно заданному алгоритму, блок-схема которого приведена на Фиг.5. Перед началом измерений в автоматическом режиме в БЦОС 2 и ПЭВМ 3 вводятся априорные данные и включается автоматический режим работы устройства. Результаты измерений выводятся на экран монитора ПЭВМ 3.

Рассмотрим пример выполнения блоков предлагаемого устройства измерения ДД радиоприемника по интермодуляции.

АРМ 1 выполнен на основе БЦОС 2, ПЭВМ 3, оптического приемопередатчика 13, оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя 14, ЦЛС 11, ВОЛС 12.

БЦОС 2 может быть выполнен на процессорах типа TMS 320C6414 фирмы Texas Instruments и ПЛИСах (FPGA) Cyclone II и ЕР2С 20-50 фирмы «Альтера», XC4VFX100-10FF1571, XC9572XL-10VQ441 фирмы «Xilinx».

ПЭВМ 3 может быть выполнена на базе универсальной вычислительной машины фирмы «РАМЭК» и др.

Оптический приемопередатчик 13 и оптоэлектронный/электронно-оптический преобразователь 14 могут быть выполнены на микросхемах HEBR-5921 фирмы «Avago». ЦЛС 11 может быть выполнена в виде USB, «Ethernet», «Fast Ethernet» и др. ВОЛС 12 выполняется на основе волоконно-оптических кабелей типа ST/PC - ST/PC - СС-3 и др.

В качестве генераторов 4, 5, 6 сигналов могут быть применены управляемые генераторы типа: «Agilent E8257D-520 UNY», «Agilent E4438C» и др.

Эквивалент 7 антенны (согласующее устройство), эквивалент 9 нагрузки могут быть выполнены на резистивных или трансформаторных элементах фирмы «Mini-Circuites» или могут быть применены готовые согласующее устройство и эквивалент нагрузки фирмы «Mini-Circuites».

Радиоприемник 8 может быть типа: «Жасмин-54М», «Сапфир-04», «Жасмин-54», «Сапфир-09», «Стена», «Скаляр», «ЕМ 510» и другие, формирующие аналоговые, цифровые, оптические выходные сигналы.

В качестве вольтметра 10 могут быть применены мультиметры типа «Protek», «АРРА» и другие, имеющие цифровые входы/выходы «RS-232», «USB», «Ethernet» и т.д.

Изобретения относятся к области радиотехнических измерений и могут быть использованы для измерений динамического диапазона (ДД) радиоприемника по интермодуляции. В способе измерения ДД радиоприемника по интермодуляции на вход радиоприемника подают калибровочный сигнал частотой f₀ и устанавливают номинальное выходное напряжение U_H, затем на вход приемника подают три сигнала с одинаковыми уровнями ЭДС и с частотами f₁, f₂, f₃, далее одновременно регулируют уровни сигналов, пока выходное напряжение приемника не установится равным U_H, определяют ДД по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀, после чего вычисляют число пар и троек сигналов в полосе пропускания фильтра предварительной селекции (ПП ФПС) и ДД по интермодуляции с учетом ширины ПП ФПС, далее измеряют ДД по интермодуляции суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀, после чего вычисляют ДД по интермодуляции с учетом ширины ПП ФПС, при помощи двух сигналов измеряют и вычисляют ДД по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС, из измеренных значений выбирают наименьшее. Устройство измерения динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции содержит первый, второй и третий генераторы, эквивалент антенны, радиоприемник, вольтметр, эквивалент нагрузки, автоматизированное рабочее место (АРМ), включающее блок цифровой обработки сигналов, ПЭВМ, оптический приемопередатчик, оптоэлектронный/электронно-оптический преобразователь. В устройстве также используются цифровая и волоконно-оптическая линии связи. Техническим результатом изобретений является обеспечение более точной количественной оценки динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции и автоматизация измерений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ измерения динамического диапазона (ДД) радиоприемника по интермодуляции, заключающийся в том, что на вход радиоприемника подают немодулированный калибровочный сигнал с частотой, равной частоте настройки приемника f₀, а на выходе приемника устанавливают номинальный уровень напряжения выходного сигнала U_H, затем калибровочный сигнал отключают, после чего на вход приемника подают первый и второй немодулированные сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС, отличающийся тем, что на вход радиоприемника подают немодулированный или модулированный калибровочный сигнал уровнем ЭДС, равным Е₀, частоту настройки калибровочного сигнала устанавливают равной частоте настройки приемника f₀, определяемой по формуле f₀=(f_B+f_H)/2, где f_B и f_H - верхняя и нижняя граничные частоты ПП ФПС (полосы пропускания фильтра предварительной селекции), далее дополнительно подают третий немодулированный или модулированный сигнал помехи с уровнем, равным уровням первого и второго сигналов помех, которые могут быть как немодулированными, так и модулированными, при этом частоты первого, второго и третьего сигналов помех устанавливают соответственно f₁=f₀±Δf₁, f₂=f₀±Δf₂ и f₃=f₀±Δf₃, где Δf₁<Δf₂<Δf₃ - величины отстроек по отношению к частоте настройки приемника, которые выбирают таким образом, чтобы частоты первого, второго и третьего сигналов помех f₁, f₂, f₃ соответственно находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС (полосе задерживания фильтра основной селекции), при этом Δf₃=Δf₁+Δf₂ и соблюдалось неравенство 2Δf₁≠Δf₂, далее повышают уровни ЭДС всех трех сигналов помех одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного Е_П1, пока напряжение выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U_H, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из трех равных по уровню сигналов помех Е_П1 к Е₀ определяет ДД приемника по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀, который в децибелах определяют по формуле D₁[дБ]=20lg(Е_П1/E₀), где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала, мкВ, Е_П1 - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех, мкВ, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле D₁[дБ]=Е_П1дБ·мкВ-Е₀дБ·мкВ, где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала, дБ·мкВ, Е_П1 - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех, дБ·мкВ, далее определяют ширину ПП ФПС по формуле Δf_ФПС=f_B-f_H, затем устанавливают частотный интервал между сигналами в ПП ФПС равным Δf_P и вычисляют общее число сигналов помех в ПП ФПС по формуле n=(Δf_ФПС/Δf_P)-1, число троек и пар сигналов помех соответственно по формулам
n_тpoeк=0,375n(n-3)+1; n_пар=n/2, после этого вычисляют ДД приемника по интермодуляции вида f₁+f₂-f₃=f₀ с учетом ширины ПП ФПС по формуле

затем устанавливают частоты первого, второго и третьего сигналов помех соответственно f₁=f₀±Δf₁, f₂=f₀±2Δf₁ и f₃=f₀±3Δf₁, где Δf₁ - величина отстройки по отношению к частоте настройки приемника, которую выбирают таким образом, чтобы частоты первого, второго и третьего сигналов помех с частотами f₁, f₂, f₃ соответственно находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС, после этого изменяют уровни ЭДС всех трех сигналов помех одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного E_П∑, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U_H, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из трех равных по уровню сигналов помех E_П∑ к Е₀ определяет ДД приемника по интермодуляции суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀, который в децибелах определяют по формуле D_∑[дБ]=20lg(E_П∑/E₀), где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала, мкВ, E_П∑ - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех, мкВ, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле D_∑[дБ]=E_П∑дБ·мкВ-Е₀дБ·мкВ, где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала, дБ·мкВ, E_П∑ - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех, дБ·мкВ, затем вычисляют ДД приемника по интермодуляции суммарного вида f₁+f₂-f₃=f₀ и 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС по формуле

далее отключают третий сигнал помехи частотой f₃=f₀±3Δf₁, при этом значения частот первого и второго сигналов помех выбирают соответственно f₁=f₀±Δf₁ и f₂=f₀±2Δf₁ таким образом, чтобы они находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС, затем уровни ЭДС первого и второго сигналов помех изменяют одновременно, поддерживая одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного Е_П2, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U_H, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из двух равных по уровню сигналов помех Е_П2 к Е₀ определяет ДД приемника по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀, который в децибелах определяют по формуле: D₂[дБ]=20lg(E_П2/E₀), где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала, мкВ, Е_П2 - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех, мкВ, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле
D₂[дБ]=Е_П2дБ·мкВ-Е₀дБ·мкВ, где Е₀ - значение ЭДС калибровочного сигнала, дБ·мкВ, Е_П2 - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех, дБ·мкВ, затем вычисляют ДД приемника по интермодуляции вида 2f₁-f₂=f₀ с учетом ширины ПП ФПС по формуле

далее из вычисленных значений D_1P, D_2P, D_∑P выбирают наименьшее.

2. Устройство измерения ДД радиоприемника по интермодуляции, содержащее первый и второй генераторы, эквивалент антенны (согласующее устройство), радиоприемник, вольтметр и эквивалент нагрузки, при этом выходы первого и второго генераторов соединены соответственно с первым и вторым входами эквивалента антенны (согласующего устройства), выход которого соединен с входом радиоприемника, выход которого подключен к соединенным между собой входам эквивалента нагрузки и вольтметра, отличающееся тем, что в устройство введены автоматизированное рабочее место (АРМ), состоящее из соединенных между собой входной/выходной шиной блока цифровой обработки сигналов (БЦОС) и персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ), при этом с первого по пятый входами/выходами АРМ являются с первого по пятый входы/выходы БЦОС, третий генератор, причем первый, второй и третий генераторы, радиоприемник и вольтметр имеют цифровые входы/выходы управления и контроля, при этом выход третьего генератора подключен к третьему входу эквивалента антенны (согласующего устройства), а его цифровой вход/выход управления и контроля подключен к третьему выходу/входу АРМ, первый, второй, четвертый выходы/входы которого подключены к цифровым входам/выходам управления и контроля первого генератора, второго генератора, вольтметра соответственно, а первый цифровой вход/выход управления и контроля радиоприемника соединен с пятым выходом/входом АРМ.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что радиоприемник снабжен вторым цифровым входом/выходом цифрового выходного сигнала и цифровых сигналов управления и контроля, при этом второй цифровой вход/выход приемника соединен с шестым выходом/входом АРМ, которым является шестой выход/вход БЦОС, посредством цифровой линии связи (ЦЛС).

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что радиоприемник снабжен третьим оптическим входом/выходом оптического выходного сигнала и оптических сигналов управления и контроля, причем третий оптический вход/выход радиоприемника посредством волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) соединен с седьмым выходом/входом АРМ, которым является выход/вход введенного в АРМ оптического приемопередатчика, другой выход/вход которого соединен с входом/выходом введенного в АРМ оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя, другой вход/выход которого соединен с седьмым выходом/входом БЦОС.