Устройство для измерения шумов четырехполюсника Советский патент 1990 года по МПК H04B3/46 G01R17/04 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения собственных шумов (температуры шума, коэффициента шума) четырехпо - люсников как в процессе эксплуатации, так и в процессе их настройки.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет адаптации к изменению температуры окружающей ере- ды.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предложенного устройствам на фиг.2 - эпюры напряжения, поясняющие его работу.

Устройство для измерения шумов четырехполюсников содержит (фиг.1) генератор t шума, управляемый усилитель 2, усилитель 3 постоянного тока, управляемый аттенюатор 4, квадратич- нйй детектор 5, блок 6 управления, синхронный детектор 7.1 измерительного канала, синхронный детектор 7.2 канала калибровки, блок 8 сравнения, блок 9 регистрации, согласованную на- грузку Ю, направленный ответвитель 11, термодатчик 12, также показан исследуемый четырехполюсник 13.

Устройство работает следующим образом.

На выходе направленного ответвите- ля 11 (фиг.1) образуется модулированный меандром шумовой испытательный Сигнал, который имеет два уровня тем- Яературы шума - верхний горячий Тг И нижний холодный Т (фиг.2а). Верхний уровень сигнала с температурой шума Тр создается генератором 1 шума йри поступлении на него соответству- Ющего (первый полупериод каждого периода) управляющего сигнала с блока ( управления (фиг.2а). Нижний уровень Сигнала с температурой шума Тх создается согласованной нагрузкой 10 при выключенном генераторе 1 шума (фиг.2а второй полупериод каждого периода). Величина Т равна температуре тела согласованной нагрузки 10 (температура окружающей среды) в градусах Кель- вина. После прохождения этого сигнала через исследуемый четырехполюсник 13 к нему добавляется шум этого исследуемого четырехполюсника 13, температуру шума которого обзначим через Ту, а также происходит усиление суммарного шума в N раз, где N -коэффициент усиления исследуемого четврехполюсника 13 (фиг.2б).

Шумовой сигнал (фиг.26) поступает с выхода исследуеюго четырехполюсника 13 на управляемый усилитель 2, где происходит его фильтрация и усиление до уровня, необходимого для нормальной работы последующих устройств. С выхода управления усилителя 2 сигнал поступает на управляемый аттенюатор 4, ослабление которого периодически изменяется от величины od Tr/Tx до 0, в результате чего коэффициент передачи N(t) также периодически изменяется от N/оС до N (фиг.2в). При этом ослабление равно О и соответственно коэффициент передачи равен N каждую последнюю половину полупериода меандра, при которой происходит выключение Т, т.е. на вход исследуемого четырехполюсника 13 идет шумовой сигнал с температурой шума Туе от согласованной нагрузки 10. Затем сигнал поступает на квадратичный детектор 5, в котором производится квадратичное детектирование шума, что обеспечивает линейную зависимость результата измерения от величины температуры шума.

На выходе квадратичного детектора 5 напряжение вследствие модуляции генератора 1 шума и коэффициента передачи измерителя имеет три уровня (фиг.2г): верхний (, средний (Тг+Ты)Ыг/оЈ, нижний ()N5./od.

I

Здесь N Nn N(t) - суммарный коэффициент передачи,

Это напряжение поступает на синхронный детектор 7.2, который выделяет из этого напряжения импульсы (фиг.2д). Амплитуда этих импульсов равна перепаду АТЧ между средним и нижним уровнями

ДТК (Tr-Tx)Nz/ci. Учитывая, что о(. Тг/Тр(

UT

TXN/-T- 2 Ј

На выходе синхронного детектора 7.2 при этом образуется постоянное напряжение, равное АТ, которое подается на первый вход блока 8 сравнения. На второй вход блока 8 сравнения поступает с первого выхода усилителя 3 постоянного тока напряжение, численно равное Ту. Одновременно со второго выхода усилителя 3 постоянного тока напряжение, пропорциональное Тд, подается на второй управляющий вход управляемого аттенюатора А для обеспечения равенства ot Tf. /Tx при изменении температуры окружающей среды (величины Ту). Пропорциональность напряжения в милливольтах температуре тела согласованной нагрузки (Ту) в Кельвинах обеспечивает термодатчик 12, имеющий непосредственный тепловой контакт с телом нагрузки. Это напряжение подается на усилитель 3 постоянного тока, который усиливает это напряжение до величины Т в милливольтах .

Напряжение, образующееся на выходе блока 8 сравнения, управляет величиной коэффициента управляемого усилителя 2. В результате автоматической регулировки усиления этого управляемого усилителя 2 напряжение на выходе синхронного детектора 7.2 устанавливается равным опорному напряжению, т.е. и, следовательно,

N2(oM)/et-1.

Таким образом, напряжение Tk на выходе синхронного детектора 7.2 будет автоматически устанавливаться и поддерживаться равным Tj( в процессе работы устройства, при включении его, при перекоммутации исследуемых четырехполюсников 13, при изменении температуры окружающей среды, при изменении коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника 13 и т.п. Происходит как бы самокалибровка устройства в каждом цикле перед измерением .

Одновременно сигнал с выхода квадратичного детектора 5 поступает на синхронный детектор 7.1. Этот синхронный детектор 7.1 выделяет импульсы (фиг.2е), амплитуда которых равна перепаду ДТЦ между верхним и средним уровнями шумовых температур сигнала (фиг.2г

ДТи-(Ту+Ты)И -(Tr+W. «

Поскольку соблюдается условие оЈ - Tr/Tfi. то

ДЦ - TuV&t-1)/tf.

Учитывая, что N (об-1)/ot 1, имеем АТ„-ТЫ.

На выходе синхронного детектора 7.1 при этом будет постоянное напряжение, численно равное -ДТ, а следовательно, и Ты, которое.регистрируется блоком 9 регистрации. Таким образом, блок 9 регистрации будет фиксировать и отображать температуру шума исследуемого четырехполюсника 13.

Меандр, модулирующий генератор 1 шума, с частотой, соответствующей частоте сигнала, изображенного на фиг.2а, образуется в блоке 6 управления. Одновременно в нем формируются

5 импульсы, управляющие работой аттенюатора 4, синхронного детектора канала калибровки и синхронного детектора 7.1 измерительного канала. По форме эти импульсы аналогичны по0 казанным на временных диаграммах 2в, д,е соответственно.

Формула изобретения

5 Устройство для измерения шумов четырехполюсника, содержащее блок управления, генератор шума, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, последова0 тельно соединенные управляемый усилитель, вход которого является выходом исследуемого четырехполюсника, управляемый аттенюатор, первый управляющий вход которого соединен с вторым

c выходом блока управления, и квадратичный детектор, последовательно соединенные синхронный детектор измерительного канала, первый и второй входы которого соединены соответственно

Q с выходом квадратичного детектора и третьим выходом блока управления, и блок регистрации, последовательно соединенные синхронный детектор канала калибровки, первый и второй входы

5-которого соединены соответственно с выходом квадратичного детектора и четвертым выходом блока управления, и блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляе0 мого усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет адаптации к изменению температуры окружающей среды, введены направленный

5 ответвитель, согласованная нагрузка последовательно соединенные термодатчик, подключенный к согласованной нагрузке, и усилитель постоянного тока, первый и второй выходы которого

71

соединены соответственно с вторым входом блока сравнения и вторым управляющим входом управляемого атте- нюатора, первое и второе входные плечи направленного ответвителя сое

8

динены соответственно с согласованной нагрузкой и генератором шума, а выходное плечо направленного ответ- вителя является входом исследуемого четырехполюсника.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет адаптации к изменению температуры окружающей среды. Устройство для измерения шумов четырехполюсника содержит генератор 1 шума, управляющий усилитель 2, усилитель 3 постоянного тока, управляемый аттенюатор 4, квадратичный детектор 5, блок 6 управления, синхронный детектор 7.1 измерительного канала, синхронный детектор 7.2 канала калибровки, блок 8 сравнения, блок 9 регистрации, согласованную нагрузку 10, напрвленный ответвитель 11 и термодатчик 12. На выходе направленного ответвителя 11 образуется модулированный меандром шумовой испытательный сигнал, который имеет два уровня температуры шума. После прохождения испытательного сигнала через исследуемый четырехполюсник 13 к нему добавляется его шум. Перед процессом измерения осуществляется самокалибровка устройства к в каждом цикле. 2 ил.

Фиг. 2