Устройство для измерения коэффициента шума четырехполюсника Советский патент 1982 года по МПК G01R29/26 

(S) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА

I .

Изобретение относится к технике измерения параметров четырехполюсника и может быть использовано для измерения коэффициента шума при регулировке и проверке усилителей, преобразователей частоты, транзисторов и микросхем. :

По основному авт;св. №i 5790 известно устройство для измерения коэффициента шума четырехполюсника, содержащее включенные последователь но источник шумового сигнала, испытуемый четырехполюсник, измеритель малых мощностей, электронный ключ, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом источника шумового сигнала и индикатор, цифровой логарифмический измеритель отношения напряжений, сумматор, блок ввода калибровочных чисел, при этом . выходы измерителя малых мощностей и электронного ключа соединены с входами.цифрового логарифмического . измерителя отношения напряжений, а

его выход подключен к сумматору, дру гой вход которого соединен с выхо- дом блока ввода калибровочных чисел, а выход сумматора подключен к входу индикатора l.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения коэффициента шума малошумящих высокочастотных смесителей.

Цель изобретения - повышение точtoности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройст&о измерения коэффициента шума четырехполюсника, содержащее включенные последовательISно источник шумового сигнала, испытуемый четырехполюсник, измеритель малых мощностей, электронный ключ, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом источника

20 шумового сигнала, и индикатор, цифровой логарифмический измеритель отношения напряжений сумматор, блок ввода калибровочных чисел, при . выходы измерителя малых мощностей и электронного ключа соединены с входами цифрового логарифмического измерителя отношения напряжений, а его выход подключен к сумматору, другой вход которого соединен с выходом блока ввода калибровочных чисел, а выход сумматора подключен к входу индикатора, введены второй источник шумового сигнала, электрически управляемый переключатель, коммутатор кодов, регистр памяти и :блок управления, при этом первый вход электрически управляемого переключателя соединен с входной клеммой устройства, а второй его вход через второй источник шумового сигнала подключен к второму выходу пер вого источника шумового сигнала, а выход электрически управляемого переключателя соединен с входом измерителя малых мощностей, второй вход которого через регистр памяти со- единен с входом сумматора и с первым входом коммутатора кодов, второ вход которого соединен с вторым вых дом блока ввода калибровочных чисел а выход коммутатора кодов подключен к третьему входу цифрового логарифм ческого измерителя отношений напряжений, причем выходы блока управления соединены с; соответствующими управляющими входами регистра памят коммутатора кодов и электрически управляемого переключателя. Измеритель малых мощностей выпол нен в виде последовательно соединен ных преобразовательно-усилительного канала, электронного коммутатора и усилительно-детекторного канала, пр этом управляющий вход электронного коммутатора сов/}инен с выходом гене ратора с электрически управляемой интенсивностью сигнала. Цифровой логарифмический измеритель отношения напряжений выполнен в виде коммутатора сигналов, цифрового аттенюатора, элемента сравнени амплитуд огибающих сигналов и элемента управления,при этом первый выход коммутатора сигналов соединен с .первым входом цифрового аттенюато ра, а второй выход коммутатора сигн лов подключен к первому входу элемента сравнения, второй вход которо го с выходом цифрового атт нюатора, а выход элемента сравнения подключен к входу элемента управления, причем второй вход цифрового аттенюаторг соединен с управляющим входом коммутатора сигналов. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства на фиг, 2 - временные диаграммы напряжений, поясняюие работу устройства. Устройство содержит первый источник 1 шума, испытуемый четырехполюсник 2, измеритель 3 малых мощностей, электронный ключ 4, цифровой логарифмический измеритель 5 отношения напряжений, блок 6 ввода калибровочных чисел, сумматор 7, индикатор 8, второй источник 9 шума, электрически управляемый переключатель 10, коммутатор 11 кодов, регистр памяти 12, блок управления 13, преобразовательно-усилительный канал 1, электронный коммутатор 15, усилительно-детекторный канал 16, генератор 17с управляемой интенсивностью сигнала, коммутатор 18 сигналов, цифровой аттенюатор 19. элемент 20 сравнения амплитуд огибающих сигналов, элемент управления 21, входные клеммы 22 и 23 устройства. Устройство работает в два этапа . На первом этапе блок управления 13 формирует сигналы, под воздействием которых электрически управляемый переключатель 10 передает сигнал с выхода второго источника 9 шума на вход измерителя 3 малых мощностей, из регистра памяти 12 поступает код на второй вход измерителя 3 малых мощностей, из коммутатора 11 кодов на третий вход цифрового логарифмического измерителя отношений поступает код калибровочного числа пцг второго источника 9 шумового сигнала, формируемый блоком 6 ввода. Электронный коммутатор 15 поочередно с частотой fx передает на вход усилительно-детекторного канала 16 сигналы с выходов преобразовательно-усилительного канала Ц и генератора с управляемой интенсивностью сигнала 17. Источники 1 и 9 шума работают в модулированном режиме с частотой модуляции f|v.Лля частот выполняется условие fwи fK. Под действием кода от коммутатора 11 кодов коммутатор 18 сигналов передает на один из входов элемента сравнения 20 сигнал Ug с выходаэлектронного ключа 4, а на второй вход элемента сравнения поступает сигнал Uq. непосредственно с выхода измерителя 3 малых мощностей через коммутатор 18 сигналов и цифровой аттенюатор 19, который ослабляет его в п раз. В результате на входах элемента сравнения 20 присутствуют сигналы, равные Uc UQ/HH. Ud U. При квадратичном детектировании, используемом в изме рителе малых мощностей, уровни напр жений в сигналах Ui и Ug равны и« ufKt, U-ia , Ufj P (Fn + Пк2)бпК, где G. коэффициент шума и передачи мощности преобр зовательно-усилительно го канала 1 соответст венно; калибровочное число ис точника 9 шумового си1- нала; коэффициент преобразования усилительнодетекторного канала на первом этапе, коэффициент пропорционaлtiнocти, /3 KToCif, постоянная Больцма а; / стандартная шумовая температура, эффективная шумовая по лоса пропускания детек торного усилителя в уси лительно-детекторном канале 16, действующее значение сигнала генератора 17. При указанном состоянии коммутатора 18 и аттенюатора 19 амплитуды огибающий компонент с частотой FK в сигналах и соответственно равны АП (Uiz - Uii)/2 1C, ( - U)/2 А, (и,., - U,2.)/2 , Далее, под воздействием сигналов от элемента сравнения 20 элемент управления 21 изменяет свой выходной код, а генератор 17 - интенсивность сигнала. Изменение кода производится таким образом, чтобы уменьшилось различие между величинами А., и А. Этот процесс заканчивается при выполнении равенства А А/2. Величина сигнала генератора 17 (дейс вующее значение) при этом равна ТГг VB(fn - 1 )Gp. На этом первый этап заканчивается. На втором этапе блок управления формирует сигналы, под воздействием которых электрически управляемый переключатель 10 передает сигнал с выхода испытуемого четырехполюсника 2 на вход измерителя малых мощностей 3.J регистр памяти 12 сохраняет значение кода, полученное в конце первого этапа, а коммутатор 11 кодов передает код с выхода блока управления 21 на управляющие входы коммутатора 18 сигналов и цифрового аттенюатора 19. На этом этапе производится измерение отношения амплитуд огибающих компонент с частотой f в сигналах UQ и Ug. Уровни напряжений в сигналах Ua и U5 на этом этапе равны U2. UrKi p(Fn - DGnKi , U2.z jb(FG + Ffi - l)GnK2, CF -f rn,)G + Ff,- , где - коэффициент преобразований усилительно-детекторного канала 16 на втором этапе. Величины К и К 2 могут различаться вследствие изменения усиления канала под воздействием встроенной в него схемы автоматической регулировки уровня сигнала на входе детектора обеспечивающей работу последнего в области квадратичного участка характеристики. Амплитуды огибающих компонент с частотой f в сигналах Uf, и Ua на входах логарифмического цифрового измерителя отношения напряжений соответственно равны: А i (и 2z - U2i) /2 /i К aGnGF/2 , Ai ( игг)/2 .. По окончании уравновешивания сигналов в цифровом логарифмическом измерителе отношения напряжений 5 на его выходе устанавливается код Z . lOISf /i K,, который суммируется с кодом калибровочного числа первого источника шумового сигнала, записанного в децибелах (iGlgnK). Результат, представляюий собой величину измеренного коффициента шума в децибелах, с выода сумматора 7 поступает на иникатор 8. При уравновешивании сигналов на ервом и втором этапе элемент 21 правления может реализовать раз7личные алгоритмы, в частности, возможно использование поразрядного уравновешивания, следящегй уравнове шивания и др. Выполнение первого эт па можно производить не при каждом измерении, а лишь при изменении величины Fn из-за изменения частоты на которых производится измерение коэффициента шума, или из-за воздействия других факторов. Устройство позволяет устранить влияние собственных шумов измерителя малых мощностей и повысить точность измерения на 20%. Формула изобретения 1. Устройство для измерения коэф фициента шума четырехполюсника по авт.св. отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены второй источник шумового сигна ла, электрически управляемый переключатель, коммутатор кодов, регист пайяти и блок управления, при этом первый вход электрически управляемо го переключателя соединен с входной клеммой устройстваj а второй его вход через второй источник шумового сигнала-подключен к второму выходу первого источника шумового сигнала, а выход электрически управляемого переключателя соединен с входом измерителя малых мощностей, второй вход которого через регистр памяти соединен с входом сумматора и с пер вым входом коммутатора кодов, второй вход которого соединен с вторым выходом блока ввода калибровочных чисел, а выход коммутатора кодов подключен к третьему входу цифрового логарифмического измерителя отношений напряжений, причем выходы блока управления соединены с соответствующими управляющими входами регистра памяти, коммутатора кодов и электрически управляемого переключателя. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что измеритель малых мощностей выполнен в виде последовательно соединенных преобразовательно-усилительного канала, электррнного коммутатора и усилительнодетекторного канала, при этом управляющий вход электронного коммутатора соединен с выходом генератора с электрически управляемой интенсивностью сигнала. 3.Устройство по пп. 1 и 2, от личающееся тем, что цифровой логарифмический измеритель отношения напряжений выполнен в виде коммутатора сигналов, цифрового аттенюатора, элемента сравнения амплитуд огибающих сигналов и элемента управления, при этом первый выход комМу-, татора сигналов соединен с первым входом цифрового аттенюатора, а второй выход коммутатора сигналов подключен к первому входу элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом цифрового аттенюатора, а выход элемента сравнения подключен к входу элемента управления, причем второй вход цифрового аттенюатора соединен с управляющим входом коммутатора сигналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Nt579 0, кл. G 01 R 29/26, 1973 (прототип) .

1/

22

-о

W

/J

л/

N/

Тзтоп

ova/}O

Jl 9mQti

конец