Измеритель коэффициента шума Советский патент 1989 года по МПК G01R29/26 

i

(Л

Изобретение может быть использовано для измерения коэффициента шума при контроле технического состояния радиотехнических систем. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет устранения влияния нелинейности амплитудной характеристики измеряемого приемника путем перехода от амплитудных измерений к фазовым. Блок 2 управления, синхронизируемый генератором 1 импульсов, через модулятор 3 включает генератор 4 шума. На вход приемника 5 поступает аддитивная смесь шума с генератора 4 и сигнал с генератора 8. Выходной сигнал контролируемого приемника 5 усиливается усилителем 6 промежуточной частоты и через компаратор 22 синхронизирует работу динамического D-триггера 20. С помощью последовательно соединенных счетчика 9, регистра 10, постоянных запоминающих блоков 11, 15, накапливающего сумматора 12, квадратора 13 и сумматора 14, а также последовательно соединенных постоянного запоминающего блока 16, накапливающего сумматора 17 и квадратора 18, выход которого подключен к второму входу сумматора 14, вырабатывается сигнал, пропорциональный дисперсии фазы входного воздействия как смеси сигнала с шумом в первом такте, так и одного сигнала во втором такте. Отношение сигнал/шум вычисляется измерителем 7 отношения. Привязка фронтов и срезов последовательности импульсов с выхода компаратора 22 к срезам тактовых импульсов генератора 1 импульсов осуществляется динамическими D-триггерами 20, 21 и делителем 19 частоты. Привязка исключает влияние переходных процессов. 2 ил.

i: J.

ел го

пульсов, через модулятор 3 вклкшает генератор U шума. На вход приемника

5поступает аддитивная смесь шума с генератора А и сигнал с генератора 8. Выходной сигнал контролируемого приемника 5 усиливается усилителем

6промежуточной частоты и через компаратор 22 синхронизирует работу динамического D-триггера 20. С помощью последовательно соединенных счет чика 9, регистра 10, постоянных запоминающих блоков 11,15, накапливающего сумматора 12, квадратора 13 и сумматора 1А, а также последовательно соединенных постоянного запоминающего блока 16, накапливающего

152401А4

сумматора 17 и квадратора 18, выход которого подключен к второму входу сумматора 14, вырабатывается сигнал, пропорциональный дисперсии фазы входного воздействия как смеси сигнала с шумом в первом такте, так и одного сиг нала во втором такте. Отношение сигнал/шум вычисляется измерителем 7 отношения. Привязка фронтов и срезов последовательности импульсов с выхода компаратора 22 к срезам тактовых импульсов генератора 1 импульсов осуществляется динамическими D-триггерами 20,21 и делителем 19 частоты. Привязка исключает влияние переходных процессов. 2 ил.

10

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения коэффициента шума при контроле технического состояния радиотех- нических систем.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения влияния нелинейности ам- плитудно11 характеристики измеряемого приемника путем перехода от амплитудных измерений к фазовым.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого yenрой- ства; на фиг, 2 - временные диаграм- мы, иллюстрирующие работу устройства .

Измеритель коэффициента шума содержит последовательно соединенные генератор I импульсов, блок 2 управ- ления, модулятор 3, генератор А шума, измеряемый приемник 5 и усили- Tejib 6 промежуточной частоты, измеритель 7 отношения, вход синхронизации которого соединен с вторым вы- ходом блока 2 управления, генератор 8, последовательно соединенные счетчик 9, регистр 10, первый постоянный запоминающий блок 1 1 , перв1,1Й накапливающий сумматор 12, первый квад ратор 13, сумматор 1А и постоянный запоминающий блок 15, последовательн соединенные третий постоянный чапоми наютий блок 16, второй накапливающий сумматор 17 и второй квадратор 18, последовательно соединенные делител 19 частоты, первый динамический I)- триггер 20 и второй динамический D- триггер 21, компаратор 22, выход

усилителя 6 через компаратор 22 подключен к входу синхронизации первого D-трнггера 20, вход счетчика 9 объединен с входом делителя 19 частоты, входом синхронизации второго D-триггера 21 и подключен к выходу генератора 1 импульсов, выход второго D- триггсра 21 подключен к объединенным входу синхронизации региспра 10, входу синхронизации накапливающего сумматора 12 и входу синхр ни- зации второго накапливающего сумматора 17, вход третьего постоянного запоминающего блока 16 подключен к выходу регистра 10, выход генератора 8 подключен к входу измеряемого приемника 5, выход второго постоянного запоминающего блока 15 подключен к пходу измерителя 7 отношения, выход второго квадратора 18 подключен к второму входу сумматора 1А.

Измеритель работает следуюнигм образом .

( приходом nepiioro импульса от генератора 1 тактовых импульсов частотой J (фиг. 2 ) блок 2 управления выдает в модулятор 3 потен- пиал (фиг, 2 Б), включающий генератор А шума. На вход измеряемого приемника 5 поступает аддитивная смесь синусоидальных сигналов генераторов 8 и А, на которую накладываются собственные шумы приемника 5. Выходной сигнал последнего усиливается уси.пителем промежуточной частоть , имеющим полосу пропускания шириной 2F.

51

Из ныяодиогп сигнала усилителя 6 частотой 2К с помощью компаратора 22 формируются прямоугольные импульсы напряжения стандартного уровня (фиг. 2 г). Фронты и срезы сформированных импульсов совпадают с нулями выходного сигнала усилителя 6 промежуточной частоты, т.е с моментами перехода этого сигнала через нулевое значение,

Вькодная последовательность импульсов компаратора 22 (фиг. 2 г) синхронизирует работу динамического D-триггера 20.

На D-вход триггера 20 с выхода делителя 19 частоты с коэффициентом деления К Tf-, поступают прямоугольные импульсы длительностью Г ( fii - -F) и с периодом повторения 1ФИГ. 2 в), что гарантирует попадание в пределы каждого такого импульса и в интервал между любыми двумя такими импульсами хотя бы по одному срезу импульсов компаратора 22. На выходе D-триггера 20 формируется последовательность прямоугольных импульсов (фиг. 2о), фронты и срезы которых совпадают со срезами импульсов компаратора 22, а количество - совпадает с заданным количеством N импульсов на выходе делителя 19 частоты. Эти импульсы поступают на D-вход второго D-триггера 21, синхронизируемого импульсами генератора 1. Каждый импульс на выходе вто- рого D-триггера 21 (фиг. 2 е) отличаются от соответствующего входного импульса (фиг. 2д) смещением фронта и среза на небольшую величину, не

превьшаюшую периода повторения тактовых импульсов генератора 1. Причем устанавливают f с; f М - разрядность счетчика 9. Каждый п-й импульс D-триггера 21 (п 1, 2...N,) осуществляет своим фронтом запись в регистр 10 состояния К/; счетчика 9.

Последовательность чисел К „ является адресами, по которым из постоянных запоминающих блоков 11 и 16 считывается действительная и мнимая

Y I COS( Ц„ - ) C -COS ,. .N

-Z sin p. sin Ч ,. cos Z cos

так как

0 5 Q

0

14 м

части функции ехр(,/ - / соответственно. Аргумент t/ 2ГКр/2 является оценкой текущей фазы выходного сигнала усилителя 6, В первом накапливающем сумматоре 12 накапли

вается действительная Y У cost/ .

с л

а во втором накапливающем сумматоре 17 накапливается мнимая Yj

2 sin (/ части комплексного выходпного эффекта.

Привязка фронтов и срезов выходной последовательности импульсов D- триггера 21 (фиг. 2е) к срезам тактовых импульсов генератора 1 исключает запись информации в регистр 10 и накапливающие сумматоры 12 и 17 во время переходных процессов в счетчике 9 и постоянных запоминающих блоков 11 и 16 соответственно,

Опшбка в оценке (f , вызванная дискретностью счетчика 9, может быть сделана сколь угодно малой путем увеличения частоты f тактовых импульсов генератора 1.

Сумматор 14 формирует значение выходного эффекта Y Y j. + 5 связанное с дисперсией фазы Dj выходного сигнала делителя 6 следующим выражением DB 2(1 - ). Значение DJ, соответствующее полученному на выходе сумматора 14 значению Y, считывается из блока 15. Квадраторы 13 и 18 вьтолнены из ПЗУ, из которых по адресам У, Yg считываются значения v и V.

Выражение для дисперсии D запитое в блок 15, получено следующим образом.

NN

YC И COS Lf Z COS( Lf Ц ), nt 1

где „о последовательность отсче

тов фазы, имеющая нулевое среднее значение; ср - среднее значение последовательности отсчетов фазы gi,.

Z sin W 0; N

YS sin(L/, + Lf ) BinM-.p-COS -

N

+ ;r, cp 0 sin COS cf „„ ;

уО,5 (Y;.Yj) ((os Icos J .

IV.gN

(sinic Icos.J ) X cosif Jcos if +

Sin lf,p)° .

Используя известную апроксимацию cos t а 1 - О.Зц р при (

N

: 1 полу- чают У° 1со5С,(1-0.5Чп .)

N (

N - 0,5 L/;

Так как дисперсия

h«i N

2

фазы Bg 5 M no/N выражение для

o,s У , после подстановки, приобретает

следующий вид: N - 0,5NDB. Поэтому В 2(N - Y° )/N 2( 1 - - ).

Значение дисперсии фазы D, соответствующее включенному генератору 4 шума записывается в измеритель 7 отношения по импульсу (фиг. 2ж), выдаваемому блоком 2 управления с приходом Р-го тактового импульса от генератора 1 импульсов, где Р Ж.

Одновременно блок 2 управления также снимает потенциал (фиг. 2 к) с модулятора 3 и генератор 4 шума отключается. Повторяется цикл работы устройства, описанный выше.

(Т,- TjD,/T,(D, - Dj (Т,,- TJC(T, -ь Т,р)/ -/ТЛС(Т,,н- Т„р) - С(Т, +Т,р)) (Т, - Т,р)/Т,,

т.е. коэффициент шума измеряемого приемного устройства.

Формула изобретения

Измеритель коэффициента шума, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, блок управле

а с приходом 2Р-ГО тактового импульса (фиг. 2) измеритель 7 записывает значение дисперсии фазы D, соответствующее отключенному генератору 4 шума и вычисляет отношение (Тгдд- ,(Dfc- DO), где Т - известная температура шумов генератора 4; Тр 293,16 К - стандартная температура.

Дисперсии DJ, DJ связаны с температурами следующими известными выражениями

Dg С(Т,+ Т„р); DO С(Т„ -t- Т„р),

где Т

пр

- эквивалентная шумовая температура входа измеряемого приемника 5;

С - постоянная, определяемая мощностью синусоидального сигнала генератора 8, ро- лосой пропускания усилителя 6, постоянной Больцмана. Таким образом, измеритель 6 отношения вычисляет число

ния, модулятор, генератор щума, клеммы для подключения измеряемого приемного устройства и усилитель промежуточной частоты, а также измеритель отношения, вход синхронизации которого соединен с вторым входом блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности.

в него нкодены геиерлтор, последовательно соединенные счетчик, регистр, первый постояннр 1й запоминающий блок, первый накапливаюишй сумматор, первый квадратор, сумматор и второй постоянный запоминающий блок, последовательно соединенные третий постоянный запоминающий блок, второй накапливающий сумматор и второй квадратор, последовательно соединенные делитель частоты, первый динамический D-триггер и второй динамический D-триггер, а также компаратор, причем выход усилителя промежуточной частоты через компаратор подключен к входу синхронизации первого дина- М1гческого D-триггера, вход счетчика объединен с входом делителя частоты.

н

нходг)м синхронизации второго динамического D-триггера и подключен к БЫ- ходу генератора импульсов, выход второго динамического D-триггера подключен к объединенным входу синхронизации регистра, входу синхронизации первого накапливающего сумматора, и входу синхронизации второго

накапливающего сумматора, вход третьего постоянного запоминающего блока подключен к выходу регистра, выход генератора подключен к входу измеряемого приемника, выход второго постоянного запоминающего блока подключен к входу измерителя отношения, выход второго квадратора подключен к второму входу сумматора.

2N