УСТРОЙСТВО ВСТРОЕННОГО ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА ПРИЕМНИКА Советский патент 2016 года по МПК G01R27/28 

Предлагаемое устройство относится к технике радиоизмерений и может быть использовано в системах встроенного контроля приемных систем.

Наиболее полной характеристикой технического состояния приемника, особенно СВЧ диапазона, является его коэффициент шума /КШ/. Поэтому в системах встроенного контроля сложных радиотехнических комплексов с приемниками чаще всего имеются устройства, обеспечивающие контроль КШ /см. книгу В.А. Долгова и др. "Радиоэлектронные АСК", М., "Сов. радио", 1978 г., стр. 256-259/.

Наиболее известным, простым и распространенным методом измерения КШ является метод двух отсчетов. Реализующее этот метод устройство содержит элемент связи со входом приемника /чаще всего направленный ответвитель/ и генератор шума /ГШ/, обеспечивающие ввод калиброванного уровня шумов на вход приемника, квадратичный преобразователь, подключенный к выходу приемника, и стрелочный или цифровой индикатор /см., например, книгу Балашова В.П. и др. "Автоматизация измерений", М., "Сов. радио", 1966 г., стр. 134-136/. Необходимость в стрелочном индикаторе не позволяет автоматизировать процесс контроля. Кроме того, проведение вычислительных операций требует заметных затрат времени. В изделии 1А /см. техническое описание системы освещения надводной обстановки и целеуказания "Успех-У". Аппаратура АВНП. Изделие 1А. Книга 1, стр. 86-88/ применено устройство допускового контроля КШ, позволяющее проконтролировать не превышение КШ приемника определенного значения допуска, КШ доп, превышение которого говорит о неисправности приемника.

В этом устройстве предусмотрен регулятор коэффициента усиления контролируемого приемника, благодаря чему уровень собственных шумов на выходе приемника устанавливается на неопределенную метку стрелочного индикатора. Затем включают ГШ и убеждаются, что стрелка индикатора отклонилась за вторую риску.

Основным недостатком рассматриваемого устройства контроля КШ является участие в контроле оператора, человека, т.к. необходимо осуществлять ручную регулировку усиления и визуальное наблюдение за стрелочным индикатором.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство встроенного допускового контроля КШ приемника изделия К12, описанное в техническом описании, ч. 3, ГК1.006001Т02, инв. 14233, стр. 171-172.

Устройство-прототип содержит элемент связи, направленный ответвитель /НО/, установленный в антенно-фидерном тракте на входе контролируемого приемника, ГШ, СВЧ выход которого соединен со входом вторичного тракта НО, узел квадратичного детектирования и усиления, соединенного по входу с одним из линейных выходов приемника /конструктивно этот узел вошел в состав приемника/, узел сравнения /компаратор/, сигнальный вход которого соединен с выходом упомянутого узла квадратичного детектора и усилителя, а опорный вход - с переключателем опорных напряжений, ручной регулятор усиления, связанный с узлом квадратичного детектирования и усиления, формирователь опорного напряжения, соединенный со входом переключателя опорных напряжений, а выход устройства сравнения соединен с блоком индикации.

По линиям связи с общей системой управления контролем подаются управляющие команды на управляющий вход ГШ, на стробирующий вход узла сравнения и на управляющий вход переключателя опорных напряжений.

Работает устройство-прототип следующим образом. При выключенном ГШ на узел сравнения подают стробирующее напряжение, а на переключатель опорных напряжений команды, обеспечивающие подачу на опорные входы узла сравнения двух напряжений Иопн /нижний предел/ и Иопв /верхний предел/. Плавно регулируют ручным регулятором усиление узла квадратичного детектирования усиления до тех пор, пока выходное напряжение узла не окажется в пределах Иопн < Ивых < Иопв.

В этом случае сработает узел сравнения и выдаст сигнал на блок индикации.

Следующей является операция собственно измерения КШ. Включается ГШ и на опорный вход узла сравнения подают напряжение Иопн1 > Иопв.

Если выходное напряжение узла квадратичного детектирования и усиления Ивых > Иопн1, срабатывает узел сравнения, что свидетельствует о том, что КШ контролируемого приемника ниже допустимого предела.

Устройство-прототип имеет следующие недостатки:

а/ необходимость в ручной регулировке усиления узла квадратичного детектирования и усиления не позволяют автоматизировать процесс контроля КШ, требуют присутствия оператора;

б/ большое время для осуществления контроля КШ;

Значительные затраты времени вызваны необходимостью ручного установления усиления узла квадратичного детектирования и усиления. Редко удается осуществить контроль быстрее чем за 1 мин. Этот недостаток особенно существенен в случае, если контролируется широкополосный приемник, который необходимо контролировать во многих частотных точках;

в/ сравнительно невысокая точность контроля КШ из-за неточной установки Ивых узла квадратичного детектирования и усиления. Ведь необходимо установить Иопн < Ивых < Иопв.

Если Иопв-Иопн будет малым, то установить Ивых в узких пределах будет очень трудно, необходимо учесть, что Ивых флуктуирует.

Целью изобретения является обеспечение автоматизации контроля КШ, сокращение затрачиваемого времени и повышение точности контроля.

Указанная цель достигается тем, что устройство встроенного допускового контроля КШ приемника, содержащее элемент связи, основной тракт которого соединен с входом контролируемого приемника, генератор шума /ГШ/, СВЧ выход которого соединен с входом вторичного тракта элемента связи, а управляющий вход - с командной линией включения ГШ, узел квадратичного детектирования и усиления, вход которого соединен с одним из линейных выходов контролируемого приемника, и узел сравнения, выход которого соединен с соответствующим входом блока индикации, дополнительно снабжено узлом выборки-хранения /УВХ/ и делителем напряжения /ДН/. Входы УВХ и ДН соединены между собой и с выходом узла квадратичного детектирования и усиления /УКДУ/, а их выходы с опорным входом нижнего предела и сигнальным входом узла сравнения соответственно, а командные запоминающий и стробирующий входы соответственно УВХ и схемы сравнения соединены с упомянутым управляющим входом ГШ.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается наличием новых узла выборки-хранения /УВХ/ и делителя напряжения /ДН/, а также новыми связями между собой и с остальными элементами устройства контроля КШ.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что применение УВХ и ДН и соответствующих связей между собой и с другими элементами устройства контроля КШ неизвестно. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого устройства встроенного допускового контроля КШ, а на фиг. 2 - блок-схема устройства-прототипа.

Устройство для встроенного допускового контроля КШ приемника содержит элемент связи /1/, обычно направленный ответвитель /НО/, основной тракт которого включен в разрыв между антенно-фидерным трактом и входом контролируемого приемника /4/.

К вторичному входу НО /1/ подключен ГШ /2/. ГШ состоит из собственно полупроводникового или газоразрядного ГШ и блока питания, включение которого происходит при подаче управляющей команды. Контролируемый приемник /4/ содержит СВЧ и ПЧ части /3/ и детектор с усилителями /5/. К одному из выходов части /3/ подключен узел квадратичного детектирования усиления /УКДУ/ /6/.

Обычно УКДУ /6/ конструктивно размещен в объеме или вблизи контролируемого приемника /4/.

Выход узла УКДУ /6/ соединен со входами делителя напряжения /ДН/ /8/ и узла выборки-хранения /УВХ/ /7/.

ДН /8/ состоит из двух резисторов, один из которых может быть регулируемым при настройке.

УВХ /7/ широко описан в литературе /см., например, книгу А.Г. Алексенко и др. "Применение прецизионных аналоговых микросхем", М., "Радио и связь ", 1985 г., стр. 163-170/.

Кроме того, электронная промышленность выпускает интегральные УВХ, например, 1100СК2, 1100СК4.

При подаче на запоминающий вход УВХ /7/ команды запоминается и хранится на выходе УВХ сигнал Ивых, равный входному сигналу УВХ в момент времени, непосредственно предшествующий моменту подачи команды на запоминающий вход.

Узел сравнения /9/ представляет собой компаратор. Электронная промышленность выпускает интегральные схемы компараторов 521 СА1, 521 CA2, …, 597 CA1, 597 CA2 и т.д.

Блок индикации /10/ позволяет в том или ином виде оценивать результаты контроля, в том числе и контроля КШ. Например, это может быть набор сигнальных лампочек.

Устройство встроенного допускового контроля КШ работает следующим образом.

На выходе УВХ непрерывно присутствует напряжение с выхода УКДУ /6/ Ивых₁, которое характеризует выходные собственные шумы приемника /4/ в данный момент времени. То есть, Ивых₁ справедливо для данной окружающей температуры, данного питающего напряжения, данной частотной точки рабочего диапазона частот приемника и т.д.

В определенный момент времени, в соответствии с программой контроля, по командной линии управления контролем поступает команда на контроль КШ.

По этой команде ГШ включится. Кроме того, эта же команда поступит на запоминающий вход УВХ /7/ и стробирующий вход узла сравнения /9/. При включении ГШ /2/ СВЧ шумы определенного, калиброванного уровня от ГШ через элемент связи /1/ поступят на вход СВЧ и ПЧ части /3/ приемника /4/, где они сложатся с собственными шумами приемника /4/. Шумы приемника выросли и выросло выходное напряжение УКДУ /6/, которое теперь стало равным Ивых₂.

Напряжение Ивых₂ поступает на вход УВХ /7/, но выходное напряжение УВХ теперь не изменится, так как подана команда на запоминающий вход УВХ.

Одновременно Ивых₂ поступает на вход ДН /8/, где делится, то есть выходное напряжение ДН /8/ равно Ивых_ДН=Ивых₂·К, где К - коэффициент деления ДН /8/.

Напряжение Ивых_ДН поступает на сигнальный вход узла сравнения /9/. Одновременно на опорном входе узла сравнения /9/ присутствует напряжение Ивых₁, запомненное в УВХ /7/. Это напряжение определяет нижний предел схемы сравнения /9/. Поэтому, если Ивых_ДН > Ивых₁, то узел сравнения /9/ выдает в блок индикации /10/ сигнал исправности.

Если Ивых_ДН < Ивых₁, то узел сравнения /9/ выдает сигнал неисправности.

Следует напомнить, что узел сравнения /9/ производит сравнение сигналов, поступающих на его сигнальный и опорный входы, только при наличии команды на стробирующем входе.

Коэффициент деления К ДН /8/ выбирается из условия, что при КШ приемника, равном максимально допустимому значению КШ, т.е. КШ доп, при подаче на вход приемника /4/ шумов от ГШ /2/ Ивых₂·К = Ивых_ДН = Ивых₁.

Экспериментальная проверка на макете заявляемого устройства контроля КШ показала, что время контроля КШ определяется, в основном, постоянной времени фильтра УКДУ /6/ и временем включения ГШ /2/ и не превышает 0,4÷0,6 мс.

За ранее затрачиваемое время контроля 1 мин можно проконтролировать 100-200 частотных точек в рабочем диапазоне частот приемника. Кроме того, появляется возможность осуществлять контроль КШ при работе приемника, в процессе, практически выполнения приемником основных функций.

Контроль КШ осуществляется автоматически без вмешательства оператора. Точность контроля КШ, судя по результатам макетирования и расчетов, может достигать 0,3-0,6 дБ, так как уменьшается влияние флюктуаций уровня выходных шумов приемника и исключаются пороги установки начального уровня выходных шумов. /В прототипе погрешность КШ достигает 2 дБ./

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в системах встроенного контроля приемных систем. Сущность: устройство содержит элемент (1) связи, генератор (2) шума, блок (6) квадратичного детектирования и усиления, блок (7) выборки-хранения, делитель (8) напряжения, блок (9) сравнения и блок (10) индикации. При этом контролируемый приемник (4) соединен с элементом (1) связи и с блоком (6) квадратичного детектирования и усиления. Технический результат: сокращение времени и повышение точности контроля. 2 ил.

Устройство встроенного допускового контроля коэффициента шума приемника, содержащее элемент связи, основной тракт которого соединен со входом контролируемого приемника, генератор шума, СВЧ выход которого соединен со входом вторичного тракта элемента связи, а управляющий вход с командной линией включения генератора шума, блок квадратичного детектирования и усиления, вход которого соединен с одним из линейных выходов контролируемого приемника, и блок сравнения, выход которого соединен с соответствующим входом блока индикации, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени и повышения точности, оно снабжено блоком выборки-хранения и делителем напряжения, вход которого соединен с первым входом блока выборки-хранения и выходом блока квадратичного детектирования и усиления, выход делителя напряжения подключен к сигнальному входу блока сравнения, выход блока выборки-хранения подключен к опорному входу блока сравнения, второй вход блока выборки-хранения и стробирующий вход блока сравнения подключены к управляющему входу генератора шума.