СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ УСИЛИТЕЛЯ Советский патент 1994 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано для измерения шумовой температуры усилителей СВЧ.

Целью изобретения является расширение области использования, состоящее в измерении шумовой температуры волноводных усилителей с преобразованием частоты в рабочих диапазонах входных частот более 37,5 ГГц, на которых отсутствуют опорные источники шума с шумовой температурой Т ниже или выше температуры Т_о окружающей среды.

Способ измерения состоит в том, что подают шумовой сигнал с выхода измеряемого усилителя на вход усилителя, аттестованного по шумовой температуре, на вход которого затем или перед этим подают упомянутый шумовой сигнал с шумовой температурой окружающей среды Т_о и измеряют отношения М уровней мощности шумового сигнала на его выходе. После этого определяют шумовую температуру Т_ш измеряемого усилителя из выражения
T_ш = T_o+T_ша- -T_o+ ≈ (T_o+T_ша)-T_o+ , K , (1) если отношение М измеряется методом постоянного уровня по прецизионному измерительному аттенюатору на выходе аттестованного усилителя
-T_o+ ≈ (2) если отношение М измеряют методом двух отсчетов по шкале индикатора измерительного приемника, где Т_ша - шумовая температура аттестованного усилителя на частоте измерения Т_ш, К;
К_у - коэффициент усиления измеряемого усилителя на частоте измерения Т_ш, отн.ед.;
Т_тр - шумовая температура измерительного тракта на выходе измеряемого усилителя на частоте измерения Т_ш, К;
К_уа - коэффициент усиления аттестованного усилителя на частоте измерения Т_ш, отн.ед.;
α - вносимое затухание тракта от выхода измеряемого усилителя до входа аттестованного усилителя на частоте измерения Т_ш, отн.ед.;
α' - вносимое затухание тракта от выхода аттестованного усилителя до входа измерительного приемника на частоте измерения Т_ш, отн. ед.

Выбором соответствующего коэффициента усиления К_уа аттестованного усилителя выражения (1) и (2) могут быть приведены к виду
T_ш = (T_o+T_ша)-T_o+ , K (3)
При этом интервал, в котором с вероятностью 0,95 определяется относительная погрешность измерения шумовой температуры Т_ш, определяется из выражения
где δ_α,δ_ку,δ_м, , - предельная относительная погрешность определения значения величин α , М, К_у, Т_ша, Т_о соответственно
Так, если Т_о = 300 К; Т_ша = 100 К; К_у = 30 дБ; α = 1; ∫ Т_о = 0,5%; = 10%; δ_ку = 5%; δ_α = 1%.

Т_ш = 300 К; M = 1500; δ_м = 3,2%; = =8,5%; Т_ш = 1000 К; М = 3250; δ_м = 3,5%; = 6%.

Очевидно, что по точности измерения предлагаемый способ соответствует способу двух отсчетов или способу постоянного уровня при соответствующем измерении отношения М.

Однако он обладает широкой областью использования - для измерения Т_ш волноводных усилителей с преобразованием частоты в рабочих диапазонах входных частот более 37,5 ГГц, на которых отсутствуют опорные источники шума с шумовой температурой Т ниже и выше Т_о. В этом случае дополнительный усилитель аттестуют по шумовой температуре Т в рабочем диапазоне выходных частот усилителя, которые ниже 37,5 ГГц. Все это исключает необходимость разработки и изготовления сложных, трудоемких и дорогих волноводных генераторов шума в диапазоне частот выше 37,5 ГГц.

Обоснование работоспособности способа заключается в следующем.

При подаче на вход усилителя, аттестованного по шумовой температуре Т_ша, шумового сигнала с шумовой температурой окружающей среды Т_о уровень мощности шумового сигнала на выходе измерительного тракта аттестованного усилителя равен
P₁ = K +T_o+T K_у.т.р· Δf_тр , (4) где К = 1,38˙10^-23 Вт/град - постоянная Больцмана;
К_у.т.р. - коэффициент усиления измерительного тракта на частоте измерения Т_ш, отн.ед.;
Δ f_тр - полоса пропускания измерительного тракта.

При подаче на вход измеряемого усилителя шумового сигнала с шумовой температурой окружающей среды Т_о, а шумового сигнала с его выхода на вход усилителя, аттестованного по шумовой температуре Т_ша, уровень мощности шумового сигнала на выходе этого измерительного тракта равен
P₂ = K + T_o+T . (5)
Если определить отношение М= Р₂/Р₁ по шкале индикатора приемника, то получим выражение (2) для определения Т_ш (метод двух отсчетов для определения отношения М). Если же ввести затухание шумового сигнала на выходе аттестованного усилителя до достижения уровня мощности шумового сигнала на выходе измерительного тракта, равного Р₁, то при этом
P₂ = P₁ = K + T_o+T · K_уа·Δf_тр . (6)
Приравнивая выражения (4) и (5) получим выражение (1) для определения Т_ш.

Изобретение может быть использовано для измерения шумовой температуры усилителей СВЧ. Цель изобретения - расширение области использования, состоящее в измерении шумовой температура волноводных усилителей с преобразованием частоты в рабочих диапазонах входных частот более 37,5 ГГц, на которых отсутствуют опорные источники шума с шумовой температурой Т ниже и выше температуры T_o окружающей среды. Способ измерения состоит в том, что подают шумовой сигнал с выхода измеряемого усилителя, аттестованного по шумовой температуре, на вход которого затем или перед этим подают упомянутый шумовой сигнал с шумовой температурой окружающей среды T_o и измеряют отношение М уровней мощности шумового сигнала на его выходе. После этого определяют шумовую температуру T_ш измеряемого усилителя по формуле , где T_ша - шумовая температура аттестованного усилителя на частоте измерения T_ш; K_у - коэффициент усиления измеряемого усилителя на частоте измерения T_ш; α - вносимое затухание тракта от выхода измеряемого усилителя до входа аттестованного усилителя на частоте измерения T_ш

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ УСИЛИТЕЛЯ путем подачи на его вход шумового сигнала с шумовой температурой окружающей среды Т₀, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования способа, подают шумовой сигнал с выхода измеряемого усилителя на вход усилителя, аттестованного по шумовой температуре, на вход которого также подают указанный шумовой сигнал с температурой окружающей среды Т₀, и измеряют отношение М уровней мощности шумового сигнала на его выходе, после чего определяют шумовую температуру Т_ш измеряемого усилителя из выражения
T_ш = T_o+T-T_o+ , K
где Т_ша - шумовая температура аттестованного усилителя на частоте измерения Т_ш, К;
К_у - коэффициент усиления измеряемого усилителя на частоте измерения Т_ш, отн.ед.;
α - вносимое затухание тракта от выхода измеряемого усилителя до входа аттестованного усилителя на частоте измерения Т_ш, отн.ед.