Способ измерения спектральной плотности интенсивности шума и коэффициента шума четырехполюсника Советский патент 1987 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано для измерения спектральной плотности интенсивности шума и коэффициента шума полосовых активных четырехполюсников, например антенных усилителей и усилителей высокой час- тоты радиоприемных устройств, ламп бегущей волны, усилителей промежуточной частоты.

Цель изобретения - повышение достоверности измерений спектральной плотности интенсивности шума и ко- зффициента шума четырехполюсников, описывающих четырехполюсник в условиях воздействия на него полигармонического рабочего сигнала с амплитудой одной из гармоник за пределами линейного участка амплитудной характеристики четырехполюсника.

На фиг.1 представлена схема устройства для реализации способа измерения; на фиг.2 и 3 - соответственно спектральная характеристика испытательных сигналов и их огибающие в различные моменты времени.

Устройство для реализации способа содержит последовательно соединенные высокочастотный генератор , амплитудный модулятор 2, исследуемый четырехполюсник 3, амплитудный детектор 4 и вольтметр 5 постоянного напряжения, к выходу амплитудного детектора 4 Лодключен также селективньш ольтметр 6. Устройство содержит также низкочастотный генератор 7 и источник 8 напряжения постоянного тока, подключенные соответственно к первому и второму входам сумматора 9, выход которого подключен к управляющему взводу ампдитудного модулятора 2.

Сущность способа можно пояснить на примере работы устройства для его реализации.

Вначале устанавливают частоту и мощность сигнала генератора 1 равными f - и 1,21 Р

6х

где fo и Р

вк

,f- тырехполюсник не выходил за пределы выбранного участка амплитудной характеристики. С другой стороны, уро вень амплитуды огибающей АМ-сигнала должен существенно превосходить уро

частота и мощность гармоники наиболь- 50 амплитуды паразитной огибающей

шего уровня полигармонического рабо- чего-сигнала (фиг.З). Уровень 1,21

устанавливают для обеспечения в

дальнейших операциях формирования . АМ-сигнала с гармонической огибающей g

с глубиной модуляции m j,( (0,05-0,1),

а напряжение источника 8 постоянного

тока - соответствующим уровню мощности выходного сигнала модулятора 2

частоты F, возникающей за счет шумо вых свойств четырехполюсника. Эти - требования выполняются, если величи на m лежит в пределах 0,05 ., 1 После зтого с помощью селективного вольтметра 6 на частоте F измеряют амплитуду огибающей АМ-сигнала V, а с помощью вольтметра 5 постоянного Нсшряжения измеряют постоянную

13270232

и подают сигнал с выхода модулятора 2 на исследуемый четырехполюсник. Выходной сигнал- четырехполюсника 3 детектируют по амплитуде с помощью амплитудного детектора 4 и далее измеряют уровень напряжения постоянной составляющей

V продетектированного сигнала (с помощью вольтметра 5 постоянного напряжения) и уровень напряжения Vp узкополосной составляющей частоты F - продетектированного сигнала (с помощью селективного вольтметра g 6 /. Вследствие неидельальности сег- лектиБНОго вольтметра 6 он будет измерять средний уровень узкополос ной составляющей в полосе частот П в окрестности частоты F, что учитывается при определении шумовых параметров. Частота F должна лежать в преде0

лах 4 F Г

: f,

(где F.

ГР 1мс FY - абсолютная нестабильность частоты генератора .; fpp - наименьшая из двух вели5 чин F.,,,, - f „ f, F, Р,,„ минимальная и максимальная частоты полосы пропускания исследуемого четырехполюсника , так как при нарушении левой части неравенства

0 показания селективного вольтметра будут искажаться Лл -1ккер-шумами генератора 1 (фиг.2), а при нарушении правой части неравенства измерения будут проводиться за пределами поло сы пропускания исследуемого четырех- .полюсника.

Затем, установив частоту сигнала генератора 7 равной F, устанавливают его уровень соответствующим глубине

0 модуляции АМ-сигнала на входе четырехполюсника, равной fTig. При этом глубину амплитудной модуляции m выбирают такой., чтобы в процессе изменения огибсшщей АМ-сигнала че,f- тырехполюсник не выходил за пределы выбранного участка амплитудной характеристики. С другой стороны, уровень амплитуды огибающей АМ-сигнала должен существенно превосходить уро амплитуды паразитной огибающей

частоты F, возникающей за счет шумовых свойств четырехполюсника. Эти - требования выполняются, если величина m лежит в пределах 0,05 ., 1 . После зтого с помощью селективного вольтметра 6 на частоте F измеряют амплитуду огибающей АМ-сигнала V, а с помощью вольтметра 5 постоянного Нсшряжения измеряют постоянную

составляющую огибающей АМ-сигнала N/ , после чего определяют глубину амплитудной модуляции т АМ-сигнала на выходе четырехполюсника,

m

H(v

V /у . Для рассматриваемого

устройства, реализующего предлагаемый способ, коэффициент of есть коэффициент формы детекторной характеристики амплитудного детектора (так, для квадратичного детектора о 2) .

Затем средние на двух частотах f j - F и f(, + F величины указаинък шумовых параметров определяют по формулам :

с ff f - §K(f«.- F)+S(fo+F) KV O 2 - - -- ,R

(-) n

m

8if

, (f,p.) . .y(f.:.F)tN()

ikJnC - --) v c ,

m

Bx

Затем описанные операции повторяют дважды, установив частоту генера „ F

тора 7 равной -г- , а частоту гене р

ратора 1 равной fo- -5 первый раз

F

и fjj + -х- - второй раз, и определяют по формулам (1 ) и (2) средние значения указанньпс шумовых параметров

соответственно на частотах fn о

и fjj и частотах f и f + -г-После этого величины спектральной плотности интенсивности иума и коэффициента шума четырехполюсника, опи- сьшающие четырехполюсник на частоте fjj - F и частоте определяют по формулам:.

2

S,{f,+ F) S,(fo,F) +S,(

L) . с (f . E. ь

О 1 0/1

и 10 2 2

SK(fo- F) SK(fo,F)S.(fo4-; -) +

+ S (fo - 2

2 2 (3)

N(fo+F) N(fo,F)+N(fo+ |-; |-) - N(fo- -|-; -|);

1327023

4 N(fo-F) N(fo ,F)-N(fo-f-|-;-|-) +

+ N(f, - -I- , ). . C-)

Ф

ормула изобретения

.Q

15

20

25

30

40

ДБ

50

+

55

Способ измерения спектральной плотности интенсивности шума и коэффициента шума четырехполюсника, в соответствии с которым воздействуют на исследуемый четырехполюсник немо дулированным сигналом, вьщеляют узко полосный сигнал и измеряют его вень, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений указанных параметров, опи сьшающих четырехполюсник в условиях воздействия на него полигармонического рабочего сигнала с амплитудой одной из гармоник за пределами линейного участка амплитудной характеристики четырехполюсника, на него подают гармонический сигнал с уровнем мощности Pj и частотой f, равными заданным для рабочих условий величинам мощности и частоты наибольшей гармоники входного сигнала, вьщеляют узкополосную огибающую частоты F выходного сигнала четырехполюсника в диапазоне 4 Fj.F (где Fj. -.абсолютная нестабильность частоты гармонического сигнала; - наименьшая из двух величин о и fo - , „„ и F««Kc- минимальная и максимальная частоты полосы пропускания четырехполюсника и постоянную составляющую огибающей выходного сигнала четырехполюсника и измеряют их уровни VP и /о , затем подают на четырехполюсник амплитудно-модулиро- ванньш сигнал с гармонической огибающей частоты F и известной глубиг ной модуляции rigjj и измеряют глубину модуляции m , выходного сигнала четьфехполюсника, после чего средние на двух частотах fj,- F и F величины указанных шумовых параметров определяются по формулам:

S (f F) - .FL±Jtikt.Q

(т,) -П N (,,р) . Nif.: FLt.Nifo.tFU

VF Psx

2kT(mB,,, jl

R - входное сопротивление четырехполюснике;

V-- уровень узкополосной огибающей частоты F, измеряемый прибором с полосой пропускания П;

Т - постоянная Больцмана и

абсолютная температура входного сопротивления четырехполюсника;

et - коэффициент, учитывающий амплитудные искажения выделяемой узкополосной огибающей частоты F, м указанные операции повторяют

раза, сменив частоту F на F/2,

S,(fo±F) S (fo,F)t S(f,+ ) SK(fo- §-; -|-), N(f,±F) N(f, ,F)i N(f,+ -|-;-|-)5 S(f,- -|-; -|-) .

а частоту - первый раз

Г

и на раз, определяют по указанным формулам.соответственно величины:

F F

с (f ;:-. L) uif . ..)

2 2 2 2

10

и

S(f, -2-; -i-).N(fo -|-;-|-),

после чего величины спектральной плотности интенсивности шума и коэффициента шума четырехполюсника, описывающие четырехполюсник на часто- 5 те fj - F и частоте f определяются по формулам:

Изобретение относится к области радиоизмерений. Цель - повьшение достоверности измерений спектральной плотности интенсивности шума и коэффициента шума четырехполюсников (ЧП ), описьшаклдих ЧП в условиях воздействия на него полигармонического рабочего сигнала с амплитудой одной из гармоник (г) за пределами линейного участка амплитудной характеристики ЧП. Для ее достижения по способу измерения подают гармонический сигнал с уровнем мощности и частотой, ра вными заданным для рабочих условий наибольшей Г входного сигнала, йьще- ляют узкополосную огибающую, частоты выходного сигнала ЧП в определенном диапазоне и ее постоянную составляющую, измеряют их уровни, подают на ЧП амплитудно-модулированный сигнал с гармонической огибающей частоты и известной глубиной модуляции, измеряют глубину модуляции выходного сигнала ЧП и определяют расчетно средние величины шумовых параметр.ов, операции повторяют дважды, изменяя частоту, и рассчитьшают величины спектральной плотности интенсивности шума и коэффициента шума ЧП. В описании изобретения даны математические выражения для расчета указанных величин. 3 ил. с 9 (Л 00 ю to СА9

1(нпттуднв- чостатноя хбаонтеоистихо Vfmt/- / рехполюснико

feL , .... |

I ,rf.A

I iptjt. г

Заказ 3384/Al Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

,

|

I ,rf.

.... |

I iptjt. г