Способ измерения шумового спектра радиосигнала Советский патент 1985 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к технике измерений, в частности к анализу характеристик случайных процессов, и может использоваться для измерения отношения сигнал/шум в выходном напряжении радиопередатчиков, возбудителей и синтезаторов. Цель изобретение, .т повьшенне точности путем исключения влияния шума гетеродина-измерительного приемника. « На чертеже предсГтЫлена структурная схема yctpoucT a, реализующего предлагаемьЙ сиосрб. Устройство содержит источник 1 радиосигнала, первый ключ 2, эквивалент нагрузки 3, злемент 4 связи, сумматор 5, генератор 6 вспомогательного сигнала, измерительны приемник 7, вольтметр 8, переключа тель 9, аттенюатор 10,.второй ключ 11, резонансный контур 12. Способ заключается в том, что если на вход измерительного приемника 7 подается радиосигнал, несущая частота которого расположена в зоне малых отстроек от частоты настройки измерительного приемника 7, то напряжение на его выход равно среднеквадратичной сумме напряжения шумов измеряемого сигна ла (Бщ) и приведенного к его входу напряжения шума измерительного при емника (ищпрм) усиленной в Ра ибЫх,Кб,л(и1, (1) где Кс. - коэффициент усиления измерительного приемника 7 блокированного напряжением несущей частоты радиосигнала. Согласно известному способу явление блокирования исключается вве дением на частоте настройки измери тельного приемника 7 одновременно измеряемым сигналом напряжения от генератора 6 вспомогательного сигн ла, величина которого вызывает при ращение напряжения на выходе измерительного приемника 7 в Y2 раз. U9bU2 (2) С другой стороны ивыхг .+и (3) Из Формул (1) - (3) следует, что ueci . w Таким образом, напряжение генер тора 6 вспомогательного сигнала ра но среднеквадратичной сумме шумов, действующих на входе измерительног 812 приемника 7, и не зависит от значения , т.е. явление блокирования исключается. В зоне малых отстроек влияние шумов гетеродина измерительного приемника 7 проявляется в том, что основную часть U „р.составляет напряжение щумов гетеродина измерительного приемника 7. Существенно, что напряжение шумов гетеродина измерительного приемника 7 проходит на выход измерительного приемника 7 только при наличии напряжения несущей частоты радиосигнала на входе его первого смесителя, и по выходу находится в пропорциональной зависимости от величины напряжения несущей частоты. Согласно известному способу принято, что составляющая пренебрежительно мала. При ш.прм этом ошибка измерения при использовании измерительного приемника 7, где в качестве гетеродина применяется синтезатор (ССЧ), может достигать значительной величины. Согласно предлагаемому способу напряжение шумового спектра р-адиосигнала на частоте измерения ослабляется в К раз, соответственно величина напряжения генератора 6 вспомогательного сигнала равна бС, )(i|- См 5) Из формул (4) и (5) следует, что напряжение шумов на частоте измерения равно 6 , а влияние шумов гетеродина измерительного приемника 7 исключается д|и1. -и„. { Полное исключение погрешности, вызванной влиянием шумов гетеродина измерительного приемника 7, происходит при условии равенства в формулах (4) и (5). С целью выполнения этого условия на втором этапе измерения радиосигнал ослабляется до уровня, который присутствовал на входе измерительного приемника 7 на этапе измерения Ugc Эта операция необходима, поскольку при прохождении измеряемого сигнала через резонансные цепи (например, резонансный контур 12 , кроме ослабления напряжения шумов на частоте измерения, происходит обшее ослабление радиосигнала.

3

Минимально допустимая величина ослабления шумов на частоте измерения К определяется

1

К,

(1-2сЛ/

Uy,

где (Г- погрешность вольтметра 8, включенного на выход измерительного приемника 7. Задаваясь ,05 и полагая и, Uu/.npM получаем ,28. При использовании резонансных контуров 12 с добротностью в зоне отстроек, превышающих 1%, ослабление К всегда получается больше 1,3.

Как было показано, погрешность, вызванная влиянием шумов гетеродина измерительного приемника 7, исключается полностью только при условии равенства Jy.qp первом и втором этапе .измерения. С целью выполнения этого условия на втором этапе -измерения радиосигнал подаетс на вход измерительного приемника 7 через цепь, в которой включен только элемент 4 связи. С помощью элемента 4 связи уровень напряжения радиосигнала на втором этапе измерения приравнивается к уровню, который присутствовал на входе измерительного приемника 7 на первом этап измерения.

Явление блокирования измерительного приемника 7 исключается с помощью применения генератора 6 вспомогательного сигнала. Поскольку в предложенном способе для измерения используется генератор 6 вспомогательного сигнала, то явление блокирования не влияет на результат измерения.

Устройство работает следующим образом.

Измерение шумового спектра радиосигнала производится в три этапа.

На первом этапе при выбранной частотной отстройке замыкают первый ключ 2, размыкают второй ключ М и радиосигнал поступает на первый вход сумматора 5 через резонансный контур 12, в котором происходит ослабление напряжения шумового спектра радиосигнала на частоте настройки измерительного приемника 7 в К раз, в соответствии с предварительно измеренной амплитудночастотной характеристикой (АЧХ)

781

резонансного контура 12. Фиксируют напряжение радиосигнала на входе измерительного приемника 7. По вольтметру 8 производят отсчет выходного

напряжения измерительного приемника . Затем включают переключатель 9, и от генератора 6 вспомогательного сигнала, настроенного на частоту настройки измерительного приемника 7

подают на второй вход сумматора 5 нг пряжение такой величины, чтобы на выходе измерительного приемника 7 напряжение превысило в /2 раз. Величину напряжения генератора 6

вспомогательного сигнала Ugj отсчитывают по шкале аттенюатора 10.

На втором этапе переключатель 9 размыкают, замыкают второй ключ 11, с помощью элемента 4 связи устанавливают на входе измерительного приемника 7 напряжение радиосигнала, равное величине, зафиксированной на первом этапе, производят отсчет выходного напряжения измерительного приемника Ug , затем замыкают переключатель 9 и аттенюатором 10 устанавливают напряжение генератора 6 вспомогательного сигнала такой величины, чтобы напряжение на выходе измерительного приемника 7 превысило V2 раз. Величину напряжения иее2 отсчитывают на шкале аттенюатора 10.

На третьем этапе производят расчет напряжения шума по формуле

- IT К Ид/

где К - коэффициент ослабления напряжения шумового спектра; Ug - измеренное напряжение

вспомогательного сигнала, поданного на вход измерительного приемника 7 вместе с ослабленным щумовым спектром радиосигнала;Ugcj - измеренное напряжение

вспомогательного сигнала, поданного на вход измерительного приемника 7 вместе с неослабленным шумовым спектром радиосигнала .

Эквивалент нагрузки 3 обеспечивает нормальную работу источника 1 радио сигнала.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВОГО СПЕКТРА РАДИОСИГНАЛА, заключающийся . в подаче радиосигнала на вход измерительного приемника и измерении в пределах полосы блокирования напряжения на выходе измерительного приемника, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения точности путем исключения влияния шума гетеродина измерительного приемника, напряжение шумового спектра радиосигна . ла при различных частотньгх отстройках ослабляют в К раз, фиксируют напряжение радиосигнала на входе измерительного приемника и измеряют напряжение на выходе измерительного приемника, затем одновременно с ослаблением в К раз шумовым спектром радиосигнала на вход измерительного приемника подают вспомогательный сигнал такой величины, при которой измеренное среднеквадратичное значение напряжения на выходе измерительного приемника превьш1ает в У2 раз измеренное, ранее, и измеряют напряжение вспомогательного сигнала, ослабление шумового спектра радиосигнала исключают, установив на ; входе измерительного приемника значение радиосигнала, зафиксированное ранее, измеряют напряжение на выходе измерительного приемника, затем одновременно с установленным радиосигналом подают на вход измерительного приемника вспомогательный сигнал уровнем, установленным по приращению в V2 раз напряжения на выходе измерительного приемника, измеряют напряжение вспомогательного i сигнала и вычисляют напряжение шумового спектра радиосигнала по формуле . УШ где К - коэффициент ослабления напряжения шумового спектра радиосигнала; Ugj; - измеренное напряжение вспомогательного сигнал, X) поданного на вход измеЭГ5 рительного приемника вме сте с ослабленным .шумоэс вым спектром радио.сигнала; UBC. измеренное напряжение вспомогательного сигнала, поданного на вход измерительного приемника вмес- те с неослабленным шумоBbfM спектром радиосигнала.