Способ определения шумовой температуры усилителя Советский патент 1991 года по МПК G01R29/26 

1

(21)4418402/21

(22)29.04.88

(46) 23.01.91. Бгсл. Р 3 (72) Б.Р.Дарчинянц

(53)621.317.373(088.8)

(56)СВЧ устройства на полупроводниковых приборах. Под ред. И.В.Маль- ского. - М.: Советское радио, 1969, с.411-413.

Измеритель коэффициента шума Х.5-21. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЦЮ1.400.181. .ТО, 1977.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШУМОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ УСИЛИТЕЛЯ

(57)Изобретение мояет быть использовано при разработке и испытании усилителей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Это достигается

за счет использования метода нулевого сравнения измеряемого шумового сигнала с шумовым сигналом регулируемого источника шума, шумовую темпера- .

туру которого определяют, измерк температуру его поглотителя. Для этого на вход усилителя подают сигнал от источника шума с известной шумовой температурой Тгы Выходную мощность шумов усилителя ослабляют до получения коэффициента передачи усилителя, равного единице. Ослабленную модность шумов сравн вают с уровнем мощности шумового сигнала регулируемого источника шума. Мощность сигнала регулируемого источника шума изменяют до равенства с выходной мощностью шумов усилителя. Измеряют шумовую температуру регулируемого источника шума Т.ш. Шумовую температуру усилителя Тус определяют по формуле Т«с Tpru(- Тгш- (1 )Тв, где Тгш - шумовая температура источника шума, К; Трги- шумовая температура регулируемого источника шума, К; U0 ве личина ослабления выходной мощности шумов усилителя, разы; Т0 - комнатная температура, К. 1 ил.

«

V)

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники, и может быть использовано при разработке и испытании усилителей.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет использования метода нулевого сравнения измеряемого шумового сигнала с шумовым сигналом регулируемого генератора шума с послелующим измерением шумовой температуры этого генератора с

высокой точностью путем измерения температуры нагрева или охлаждения его поглотителя, являющегося источ- ником шума.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения шумовой температуры усилителя, реализующего , предлагаемый способ.

Устройство содержит генератор 1 (синусоидального СВЧ сигнала, направ- |ленный ответвнтель 2, первый коммутатор 3, исследуемый усилитель 4, отрг зок линии 5 передачи, калиброванный переменный аттенюатор 6, второй коммтатор 7, первый переключател ь 8, переменный аттенюатор 9, первый 10 и второй 11 усилители СВЧ, регулируемый генератор 12 шума, сумматор 13, детектор 14, усилитель 15 импульсного напряжения, синхронный детектор 16, индикатор 17, генератор 18 импульсного напряжения, первый измеритель 19 температуры, источник 20 постоянного напряжения питания, второй переключатель 21 , согласованная нагрузка 22, генератор 23 шума, второй измеритель 24 температуры, при этом выход генератора 1 СВЧ сигнала через основной канал направленного ответвителя 2 подключен к согласованной нагрузке 22.

Выход генератора 23 шума через ответвленный канал направленного ответвителя 2 подключен к входу первого коммутатора 3, первый выход которого через исследуемый усилитель 4, калиброванный переменный аттенюатор 6, первый вход второго коммутатора 7, первый усилитель 10 СВЧ подключен к первому входу сумматора 13. Второй выход первого коммутатора 3 через переменный аттенюатор 9, второй усилитель 11 СВЧ подключен к второму входу сумматора 13. Выход регулируемого генератора 12 шума подключен к второму входу второго коммутатора 7. Выход сумматора 13 через детектор 14, усилитель 15 импульсного напряжения, синхронный детектор 16 подключен к индикатору 17. Первый выход генератора 18 импульсного напряжения подключен к 1)ходу первого переключателя 8. Первый выход первого пере- ключаталя 8 подключен к входу управления первого коммутатора 3, второй выход первого переключателя 8 подключен к входу управления второго коммутатора 7. Второй выход генератора 18 импульсного напряжения подключен к входу управления синхронного детектора 16.

Первый выход источника 20 постоянного напряжения питания подключен к входу второго переключателя 21 , первый выход которого подключен к клеммам питания генератора 1 СВЧ сигнала и второго усилителя 11 СВЧ, а так же к клеммам питания цепи смещения второго коммутатора 7. Второй выход

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

иторо переключатетп 21 подключен к клеммам питания цепи смещения первого коммутатора 3. Второй выход источника 20 постоянного напряжения подключен к клеммам питания исследуемого усилителя 4. Третий выход источника 20 постоянного напряжения питания подключен к клеммам питания первого усилителя 10 СВЧ. Четвертый выход источника 20 постоянного напряжения питания подключен к клеммам питания усилителя 15 импульсного напряжения. Измеритель 19 температуры подключен к клеммам контроля температуры нагрева или охлаждения поглотителя регулируемого генератора 12 шума. Отрезок линии 5 передачи при калибровке соединяет первый выход первого коммутатора 3 с входом калиброванного переменного аттенюатора 6. Генератор 23 шума подключен к раз- вяз aHHofry выходу ответвленного канала направленного ответвителя 2. Второй измеритель 24 температуры подключен к клеммам контроля температуры поглотителя генератора 23 шума.

Способ осуществляют следующим образом.

Часть синусоидального сигнала генератора 1 СВЧ ответвляется в направленном ответвителе 2 с ослаблением не менее 20 дВ и далее с помощью первого коммутатора 3 поочередно направляется в два канала (канал I - измерительный и канал II - опорный).

Рассмотрим режим калибровки тракта, при котором в канале I включен отрезок линии 5 передачи. При -этом калиброванный переменный аттенюатор 6 установлен на О, а переключатели 8 и . 1 - в положение 1. В этом положении переключателей на управляю- - щий вход первого коммутатора 3 поступает импульсное напряжение, а в цепь смещения второго коммутатора 7 - постоянное напряжение, устанавливающее его и в положение 1. Сигналы, прошедшие по каналам I и II, следуют на сумматор 13 и далее после амплитудного детектирования, усиления и синхронного детектирования сигнал разницы их амплитуд наблюдают на индикаторе 17. С помощью переменного аттенюатора 9 осуществляется выравнивание амплитуд этих сигналов путем получения О на индикаторе 17. На этом калибровка тракта окончена.

Отрезок линии ется из канала Т

5 передачи исключа- и вместо него вводится исследуемый усилитель 4. При этом на индикаторе 17 появляется сигнал разницы амплитуд сигналов, прошедших по каналам I и II, за счет усиления усилителя 4. С помощью калиброванного переменного аттенюатора 6 осуществляют выравнивание амплитуд этих сигналов по нулевому показанию индикатора 17 путем ослабления мощности выходного си нала усилителя 4 на величину 6, т.е. осуществляют снижение коэффициента переда чи тракта усилителя 4 вместе с введенным затуханием аттенюатора f до величины,равной единице vu , K,.fi 1, где К - коэбфициент усиления

усилителя А; р(в 1). Далее произво- дится отсчет затухания 0(0 по шкале калиброванного переменного аттенюатора 6.

Для осуществления сравнения шумовых сигналов переключатели 8 и 21 ус танавливают в положение 2. При это на управляющий вход второго коммутатора 7 подается импульсное напряжение, и он начинает работать в режиме коммутации. В цепь смещения коммутат ра 3 поступает постоянное напряжение обеспечивающее переключение его в положение 1. Генератор СВЧ 1 в этом случае не работает, так как напряжение питания на него не поступает. В результате этого на первый вход второго коммутатора 7 поступает выходной шумовой сигнал исследуемого усилителя (включающий в себя шумовой синал генератора 23 сгума, ослабленный на величину (х 0). Указанный сигнал поочередно коммутируется с шумовым сигналом, поступаюгдим на второй вход второго коммутатора 7 с регулируемого генератора 12 шума. Регулировкой выходной мощности генератора 12 шума добиваются равенства мощностей двух лумовых сигналов по нулевому показанию индикатора 17. Далее осуществляю измерение шумовой температуры Т.гш генератора 12 иума путем измерения измерителем 19 температуры нагрева (или охлаждения) поглотителя этого генератора. Измеряют также игумовую

температуру Тгы генератора 23 шума путем измерения измерителем 24 температуры нагрева (или охлаждения) поглотителя этого генератора. Измеряется комнатная температура Тв)при коа- 15

16228496

торой находится калиброванный переменный аттенюатор 6.

Используя измеренные величины, определяют шумовую температуру исследуемого усилителя но формуле

ч

тргш тгы 1

При наличии начального затухания у аттенюатора 6 (d(Hai ) пгумовая температура усилителя определяется по

формуле

т . ( Z J LlSi Tft. УС (Уи ои

Данные фор гулы выведены исходя из того, что выходная мощность шумового сигнала усилителя 4, ослабленная на величину (у д , равна мощности шумов регулируемого генератора 12 шума.

+ гы

V1

KUC tf0 tf Ма4 о

pru/

+ (1 -rf Поскольку К,.с -.т-, то приО

3Ив

нам

1

3е

.(1.1 лян11л.

Т

При(х нач 1 (начальное затухание аттенюатора 6 равно нулю)

Т

т т -ус 1 ргш

- Тгы- (1 - в)Т0

Т

Формула изобретения

Способ определения пгумовой температуры усилителя, заключающийся в

Т

сигнал от источника шума с известной шумовой температурой и сравнивают мощности шумовых сигналов на выходе измеряемого усилителя, отличающийся тем, что,с целью повышения точности измерения, выходную мощность шумов усилителя ослабля- ют до получения коэффициента передачи усилителя вместе с введенным ослаблением, равного единице, и сравнивают с уровнем мощности шумового сигнала регулируемого источника шума, . затем изменяют мощность сигнала регулируемого источника шума до равенства с выходной мощностью шумов усилителя и измеряют шумовую температуру Тргш регулируемого источника шума, а шумо

вую температуру Tuf усилителя определяют по формуле:

т - т ЧС - рпи

- Тгш - (1 -(УоПо , где Tfy - шумовая температура источника шума, К;

Т.

шумовая температура регулируемого источника шума, К; величина ослабления выходной мощности шумов усилителя, раз; комнатная температура, К.