Измеритель коэффициента шума Советский патент 1990 года по МПК G01R29/26 

онных) сигналов, т.е. возможна реализация постоянного оперативного авализа технического состояния приемного устройства в процессе его работы.Устройство позволяет также контролировать достоверность результатов измерения и его работоспособность.

На фиг.1 представлена функциональная схема измерителя коэффициента шума; на фиг.2 - функциональная схема блока умножителей; на фиг.3 - схема блока сумматоров; на фиг. 4 схема вьиислительного устройства.

Измеритель коэффициента шума (фиг.1): содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, блок 2 управления, модулятор 3,генератор 4 шума, измеряемый приемник 5, усилитель 6, а также генератор 7 сигнала, выход которого соединен с входом измеряемого приемника 5, две идентичные цепочки 8,9, содержащие последовательно соединенные смеситель 10 (lOg.) ,фильтр П (), аналогецифровой преобразователь 12(12) и запоминающий блок 13(13), входы смесителей соединены с выходом усилителя б, последовательно соединенные гетеродин 14 и фазовращатель на 90 15, выходы которых соединены соответственно с опорными входами первого lOf и второго lOg. смесителей. Устройство содержит блок 16 з ножителей, входы которого соединены.с выходами преобразователей 12, 2 к запоминающих блоков 13, 13, два идентичных квадратора 17, 18, входы кото- рых соединены с выходами преобразова|телей 12,, 12л, а также последователь но соединенные блок 19 сумматоров и вычислительный блок 20, входы блока 19 сумматоров соединены с соответствующими выходами блока 16 умножителей и блоков 17,18.

Блок управления содержит последовательно соединенные делитель (счетчик) 21 импульсов и триггер 22. Выход делителя 2 импульсов является вторым выходом блока 2 управления и соединен с синхровходом вычислительного блока 20.

Блок 16 умножителей (фиг.2) содержит четыре идентичных умножителя 23 , - 234-, входы которых являются соответствующими входами блока 16 умножителей.

Блок 19 сумматоров (фиг.З) содержит три идентичных цепочки,содержащие последовательно соединенные сумматор 24 и накапливающий сумматор 25 входы сумматоров 24 - 24з являются входами блока 19 сумматоров, а вькоды накапливающих сумматоров 25 ;, 253 - выходами блока 19 сумматоров.

Вычислительный блок 20 содержит последовательно соединенные блок 26 вычисления модуля комплексного числа сумматор 27, запоминающий блок 28, второй сумматор 29, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 27, делитель 30, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока 28, а также умно.житель 31, выход которого является выходом вычислительного блока 20, второй запоминающий блок 32,выход которого соединен с входом умножителя 31, а вход является установочным входом измерителя коэффициента шума, последовательно соединенные .делитель 33 и блок 34 вычисления аркIтангенса. Вход Запись первого запоминающего блока 28 соединен с выходом триггера 22, синхровходы блоков 26 вьиисления модуля, 34 арктангенса и первого сумматора 27 являются синхровходом вычислительного блока

20и соединены с выходом делителя

21импульсов. Выход генератора 1 импульсов соединен с тактовыми входами всех блоков цифровой обработки информации.

Обнуляющие входы накапливающих сумматоров 25 соединены с выходом делителя 21 импульсов.

Измеритель коэффициента шума работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов генерирует последовательность тактовых импульсов с частотой fy, которая делится в раз делителем 21 импульсов. Формируемые при этом импульсы обнуляют накапливающие сумматоры 25 и изменяют состояние триггера 22. Рассмотрим работу устройства при состоянии триггера 22, равном О. При этом генератор 4 шума выключен. На вход измеряемого приемника 5 поступает синусоидальный сигнал с генератора 7 сигнала. На выходе усилителя 6 наблюдается аддитивная смесь сигнала и шума измеряемого приемника 5.Данный сигнал поступает на входы смесителей 10, на опорные входы которых поступает сигнал гетеродина 14: на первый смеситель 10 непосредственно, на второй - с фазовым сдвигом в 90°. В результате на выходах фильтров 1 1 Наблюдаются сигналы: )j U(t:) Acos( +Cf) н Ug(t) Asin(COnZ +Ц) + ng(t). Данные сигналы промежуточной час тоты преобразуются в цифровую форму посредством аналого-цифровых преобразователей 12, управляемых генератором 1 и шульсов: Up. - U.(it;), Ug Ug(ut;), At l/f. Эти цифровые отсчеты запоминаются в блоках 13, 13, при этом реализуется задержка цифровой информации на один такт. Таким образом, в то время, когда на выходе аналогоцифровых преобразователей 12, 122 наблюдаются отсчеты Ucj, Ug., на вы ходах блоков 134,132 наблюдаются отсчеты , Ug, Данные значения отсчетов поступают на входы бло ка 16 умножителей, на выходах котор го формируются попарные произведени Uc;Uc,., , Ue;U5;, . «с-., ,

и

Ц

s;-, Одновременно с этим, отсчеты с выходов аналого-цифровых преобразо телей 12 р 1-2 поступают на входы квадраторов 17, 18, на выходах кот рых формируются: и,Я,и. Данные значения отсчетов поступ ют на входы блока 19 сумматоров,пр этом на выходах сумматоров 24 Формируются значения: с; Uc; УСЬ, + %; . А cosCOnAt +SUxnj + + Пс; Пс;-, + %; Пд;, ; Us; - ., : А sinGD flt + + Пв;Пс;-, - Пс;П5{, J

и;

, - с;

2 + 5U

JS3/ л|

s|

/S,

2G

26.

26

где 2 С - мощность шума измеряемого приемника 5; Вычитание реализуется сумматором результате сложения в дополнительом (инверсном) коде. В накапливаюих сумматорах 25 в течение интерваа наблюдения Формируются значения: Н :S.u; А + 26 ; а cosCO At} А sinG3..ut. S Т Деление на реализуется coon ветствующим сдвигом двоичных чисел, например соответствующей коммутацией входных шин, 2(5 - дисперсия (мощность) шума. При поступлении очередного управ- ляющего импульса с делителя 21 проие ходит пересылка значений с выходов накапливающих сумматоров 25 в вычислительный блок 20 и обнуление накапливающих сумматоров 25 для следующего цикла измерения, при этом триггер 22 устанавливается в состояние 1. Вычислительный блок 20 (фиг.4) работает следующим образом. Блок 26 вычисления модуля реализует вычисление модуля комплексного числг: Сумматор 27 реализует операцию вычитания (сложения в дополнительном коде) чисел: ; S, - /S2 + jSj/ 20. В это время триггер 22 уже установлен в состояние 1. Данный сигнал поступает на гход Запись блока 28, разрешая запись значения 2(j в блоке 28. Этим же сигналом блокируется работа последующих вьrчиcл5 тeльньD : : блоков. : При установке триггера 22 в состояние I происходит включение генератора 4 шума, обработка сигналов повторяется аналогично вьш1еописанному до пост ттления следующего управляющего Импульса с делителя 21 импульсов.При этом на выходе сумматора 27 вычислительного блока 20, как и ранее, формируется оценка дисперсии, имеющая при этом вид: 2 (5 р - мощность шума генератора 4 шума. Данное значение поступает на вхо второго сумматора 29, на второй вхо которого поступает вьмисленное на предыдущем шаге значение 20. В ре зультате суммирования в дополнитель ном коде формируется разность 2 С - 2(У , поступающал на вход блока 30 деления, на второй вход которого поступает 2 Ь- с выхода первого запоминающего блока 28. На выходе бло ка 30 деления формируется результат деления (GjC), который в ум ножителе 31 умножается на величину, которая записывается во второй запоминающий блок 32 до проведения измерения (аппа; 1турная константа), в результате чего формируется оценка коэффициента шума измеряемого приемника 5. ИТг --f;TO + Тгр rle Т(5 - стандартная температура; Тг и T(tp- температура соответственно генератора 4 . шума и измеряемого приемника 5. Использованы следующие соотношения: + Т„р); 2С Т„р), где Kg - константа, определяемая рядом характеристик, в частности мо ностью сигнала, полосой пропускания и т.д. . Таким образом, устройство позвол ет измерять коэффициент шума приемного стройства за два цикла работ с включенным и выключенным стандарт ным генератором шума. Последовательно соединенные дели тель 33 и блок 34 вычисленья арктан 1енса вычислительного блока 20 Лормирует значение контрольного параметра : §z W.t We - Or „ - Данный параметр определяется час т )тами сигнала СС f- , г-ет« ро,пйня IOrи генератора тактовых и myльcoв СО . Контроль достоверности результатов измерения и работоспособности измери теля производится оператором путем сравнения измеренного значения параметра Р|, с расчетньм значением при известных частотах 03 , 63 У г i При ( ) 5 -принимается решение о ненадежности оценки. Формула изобретения 1.Измеритель коэффициента шума, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, блок управления, модулятор, генератор шума, клеммы для подключения измеряемого приемника и усилитель, а также вычислительный блок, вход синхронизации которого соединен с вторым выходом блока управления, отличающийся тем, что, с целью повыщени точности измерения коэффициента шума, введены генератор сигналов, две идентичные цепочки, содержащие последовательно соединенные смеситель, фильтр, аналого-цифровой преобразователь и запоминающий блок, последовательно соединенные гетеродин и фазовращатель на 90°, блок умножителей, два квадратора, блок сумматоров , входы которого соединены с выходами блока умножитепей и квадраторов, а выходы - с входами вычислительного блока, при этом выход генератора сигналов подключен к клеммам для подключения измеряемого приемника, сигнальные входы первого и второго смесителей подключен к выходу усилителя, а опорные - к выходу фазовращателя и гетеродина соответственно, соответствующие входы блока умножителей подключены к выходам запоминающих блоков и аналого-цифровых преобразователей, причем выходы аналогоцифровых преобразователей подключены к входам квадраторов. 2.Измеритель коэффициента по п.1, отличающийся тем, что вычислительный блок содержит последовательно соединенные блок вычисления модуля, сумматор, запоминающий блок, втооой сумматор, делитель, умножитель и второй запоминающий блок,вход второго сумматора соединен с выхбдом первого сумматора. 3.Измеритель коэффициента по п.2, отличающийся тем, что, с цешлю контроля достоверности и:1ме9159628510

рительной информации, вычислительный венные делитель и блок вычисления блок содержит последовательно соеди- арктангенса.

Изобретение может быть использовано при контроле и диагностике технического состояния радиотехнических систем. Цель изобретения - повышение точности измерения коэффициента шума - достигается путем устранения влияния нелинейности и нестабильности амплитудных характеристик приемника и усилителя путем перехода от амплитудных измерений к фазовым. Для этого в измеритель введены первый 10 1 и второй 10 2 смесители, первый 11 1 и второй 11 2 фильтры, первый 12 1 и второй 12 2 аналого-цифровые преобразователи, первый 13 1 и второй 13 2 запоминающие блоки, первый 17 и второй 18 квадраторы, последовательно соединенные гетеродин 14 и фазовращатель 15, а также блок 16 умножителей и блок 19 сумматоров. При измерении сигнал с выхода генератора 4 шума или генератора 7 сигналов подается на измеряемый приемник 5, с выхода которого сигнал через усилитель 6 подается на две цепочки 8, 9, в которых анализируются фазовые соотношения. Вычисление коэффициента шума производится вычислительным блоком 20, который синхронизируется блоком 2 управления, состоящим из счетчика 21 и триггера 22, выходной сигнал которого через модулятор 3 управляет генератором 4 шума. К входу счетчика 21 подключен генератор 1 импульсов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

j

Фиг р

. /

-Н

-1

-. Д. ZTZ Фог. /

tJ