Измеритель шумовой температуры приемных устройств Советский патент 1982 года по МПК G01R29/26 

I

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения шумовой температуры при регулировке и проверке радиосис-. тем , содержащих в своем составе малошумящие приемные устройства.

Известны измерители шумовой температуры приемных устройств, применяемые при их регулировке и проверке tl.

Недостатком этих устройств является низкая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее соединенные последовательно генератор синхросигналов, модулируемый генератор шума, состоящий из модулятора генератора шума и собственного генератора шума, испытуемое устройство, состоящее из малошумящего усилителя, преобразователя частоты и предварительного усилителя промежуточной частоты, усилитель с регулируемым усилением.

разветвитель мощности, электронноуправляемый аттенюатор, первый квадратичный детектор, видеоусилитель, первый синхронный детектор и индикатор. К второму выходу разветвителя подключены соединенные последовательно второй квадратичный детектор, второй видеоусилитель и второй синхронный детектор, выход которого подключен к управляющему входу усилителя с регулируемым усилением. Управляющие входы синхронных детекторов соединены непосредственно с выходом генератора синхросигналов, а управляющий вход электронно-управляемого аттенюатора - через переключатель режима работы 2 .

Измерение шумовой температуры производится в два этапа - калибровка и собственно измерения. На обоих этапах оператор должен управлять прибором и считывать показания с него. В связи с этим наблюдается завышенный расход времени на измерение. Участие оператора в процессе измерения приводит к субъективным погрешностям, связанным с необходимостью показаний с индикатора, ручной регулировкой усиления низкочастотного тракта в режиме калибровки, с неточностью установки затухания электронно-управляемого аттенюатора (рассеяние его затухания вследствие разброса параметров его элементов), возможностью захожт дения сигнала на квадратичном детекторе в неквадратичные участки его характеристики при использовании АРУ по величине избыточной шумовой температуры.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель шумовой температуры приемных устройств, содержащий соединенные последовательно генератор синхросигналов, модулируемый генератор шума, приемник и усилитель с регулируемом усилением, первый квадратичный детектор, видеоусилитель и первый синхронный детектор, а также вторые квадратичный и синхронный детектор, введены соединенные последовательно аналоговый запоминающий блок, интегратор и первый пороговый элемент, первый двоичный счетчик, первый коммутатор сигналов, реверсивный двоично-десятичный счетчик и цифровой индикатор с памятью, а также второй коммутатор сигналов, второй и третий пороговые элементы, блок управления усилением, элемент ИЛИ, двоично-десятичный счетчик, компаратор кодов, блок ввода шумовых температур, второй двоичный счетчик и блок управления, при этом входы квадратичных детекторов через второй коммутатор сигналов соединены с выходом усилителя с регулируемым усилением, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления усилением, выход второго квадратичного детектора соединен с вычитающим входом видеоусилителя , к выходу которого подключен вход второго синхронного детектора, выход второго синхронного детектора соединен с входами второго и третьего пороговых элементов, выходы которых соединены с управляющими входами блока управления усилением и вторым

|и третьим входами блока управления, выходы двоично-десятичного счетчика и блока ввода шумовых температур подключ€ чы к входам компаратора кодов, выход которого соединен с четвертым входом блока управления, выход первого синхронного детектора подключен к входу аналоговрго запоминающего блока, первый выход генератора синхросигналов подключен к седьмому входу блока управления, второй к управляющему входу второго коммутатора сигналов и синхровходу второго синхронного детектора,, третий 5 к синхровходу блока управления усилением и входу записи аналогового запоминающего блока, четвертый - к входу установки нуля второго синхронного детектора, пятый, шестой и 0 седьмой - соответственно к синхровходу, входам установки нуля и запуска первого синхронного детектора, восьмой - к входу установки нуля интегратора и первому входу элемента ИЛИ, выход которой подключен ко входу установки нуля двоично-десятичного счетчика, девятый - к счетным входам двоично-десятичного и первого двоичного счетчиков и синхровхо0 ду блока управления, а также ко второму

входу первого коммутатора сигналов, - выходы первого порогового элемента и второго двоичного счетчика подключены соответственно к первому и 5 пятому входам блока управления, первый выход которого подключен ко входу запуска интегратора, второй - ко второму входу элемента ИЛИ и входам установки нуля первого и второго 0 двоичных и реверсивного двоично-десятичного счетчиков, третий ко входу установки нуля первого и счетному входу второго двоичных счетчиков, четвертый - к управляющим входам 45 блока ввода шумовых температур и первого коммутатора сигналов и к знаковому входу реверсивного двоично-десятичного счетчика, пятый - ко входу записи цифрового индикатора с памятью.

На фиг. 1 изображена структурная

50 схема измерителя шумовой температуры приемно-усилительных устройств; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу измерителя.

55 Устройство содержит Генератор 1 синхросигналов, модулируемый гейератор 2 шума, испытуемое устройство 3, усилитель с регулируемым уси|лением, второй коммутатор 5 сигнг1лов, первый и второй квадратичные детекторы 6 и 7f видеоусилитель 8, первый и второй синхронные детекто ры 9 и 10, интегратор 11, аналоговый запоминающий блок 12, первый второй и третий пороговые блоки 13-15, блок 16 управления усилением, элемент ИЛИ 17, двоично-десятичный счетчик 18, компаратор 19 кодов, блок 20 ввода шумовых температур, первый двоичный счетчик 21, первый коммутатор 22 сигналов, реверсивный двоично-десятичный счетчи 23 цифровой индикатор 2k с памятью второй двоичный счетчик 25 и блок 26 управления. Устройство работает следующим об разом. Генератор 2 шума (ГШ), управляем

сигналом S;j от генератора 1 синхро. сигналов, находится поочередно в

холодном и

горячем состоянии.

Температура шумов на его выходе при этом равна Т и TIV соответственно. Мощность шумов .на выходе йспытуемоjro устройства 3 при этом равна

(Tx-Sinr-Sin)-GAf.

где К - постоянная Бо ьцмана Т, G,{s.f - шумовая температура, коэффициент передачи мощности и шумовая полоса исследуемого устройства 3 соответственно,

S , S - Сигналы, принимающие з начения 5 О, S| 1 при холодном ГШ2, S 1, Sj О при горячем ГШ2. С выхода испытуемого устройства 3 сигнал через усилитель 4 поступает на коммутатор 5 на управляющий вход которого подан сигнал S. Этот сигнал ,| как и сигнал S , представляет собой меандр. Частоты сигналов St и Sa. выбираются из равенства fj, 2V f, , где f , fг - частоты сигналов S-i и Sa соответственно, п целое положительное число, п 1. Сигналы с выхода коммутатора 5 детектируются квадратичными детекторами 6 и 7, с выходов которых снимаются видеосигналы:

А (S,.U + SvUr).Si, . А2 (Si-Ux + SvUr)-S2, ,

дрейфов.в детекторе и следующем за ним тракте; кроме того, с одиночных детекторов и вторичной модуляцией в ПЧ-тракте увеличить в два раза 5 длительность обрабатываемой реализации измерительного шумового сигнала, что при фиксированном времени измерения позволяет в /Y раз уменьшить величину флуктуационной погрешности, а при заданной величине последней - уменьшить в 1/2 раз время измерения.

Далее сигнал АЗ поступает на два канала: регулировки уровня сигнала J в ПЧ-тракте и измерительный.

Регулировка уровня сигнала в ПЧ-тракте осуществляется с целью обеспечения работы детекторов 6 и 7 на квадратичном участке характерисФ тики. Для этого сигнал АЗ синхронно детектируется в детекторе 10 и подается на пороговые блоки 14 и 15, где сравнивается с допустимыми уровнями Uj-H и Ux8- Причем сигнал, накоп.ленный при холодном ГШ 2, сравнивается с уровнем UxS , если он окажется меньше порога UxS, на выходе порогового блока 15 появится сигнал, разрешающий увеличение кода блока 16 управления усилением. В противном случае этот сигнал не появляется. Сигнал, накопленный при горячем ГШ 2, сравнивается с уровнем и если он окажется больше порога , на выходе порогового блока 14 появится сигнал, разрешающий уменьшение кода блока 16 управления усилением. При этом увеличение кода блока 16 приводит к увеличению усиления уси- . 2 LPj;, L -коэффициент прегде Uji образования мощности шумов на входе усилителя в напряжение на выходе детектор-п 6 и 7. Видеосигналы А и АЗ. вычитаются и усиливаются в усилителе 8 и с его выхода снимается сигнал А5 (А - А2).Кй, где К - коэффициент усиления усилителя 8. Такое соединение коммутатора 5, етекторов -6 и 7 и усилителя 8 позволяет по сравнению с одиночным етектором при отсутствии вторичной одуляции сигналомч52 (как это сдеано в известном) устранить влияние лителя k В качестве блока 16 могут быть использованы, например, реверсивный регистр сдвига или реверсивный счетмик. На эпюрах сигнал Ai с выхода синхронного детектора 10 приведен для случая, когда в качестве накопителя в синхронных детекторах используется интегратор. Сигналы с выходов пороговых блоков 14 и 15 используются при работе блока 2б управ ления. При этом, если в течение неко ;торого периода сигнала. S/ производилось изменение усиления усилителя i результат одиночного измерения, выполненного в течение этого периода, бракуется и не участвует в формировании значения измеряемой величины. В измерительном канале при наличии на соответствующих входах синхро детектора 9 сигналов Sg, Sg и Sy со ответственно формируется сигнал Ад. 1При наличии сигнала Sj в аналоговом запоминающем блоке 12 запоминаются конечные значения U- и Uj. сигнала S существующие в моменты, предшествую щие смене состояния ГШ 2. При этом и 2Кд. Kg-Ux М(Тя + Т), Ug и ZKg-Kg- (Ux - Ur) U м(Тр - Т) -M-bJ, где Kg - модуль коэффициента переда чи синхронного детектора 9 Г М 2К2, К L; Л.Т - избыточная шумовая температура ГШ 2. Хранение сигнала Ag в запоминающем блоке 12 производится в течение следующего за моментом записи полупериода сигнала S . На первом полупериоде сменой S после запуска измерителя производит ся запись величины температуры Тц холодного ГШ 2 в счетчик 23.При этом величина Тх записыва1ется в дополнительном двоично-десятичном поле. Это осуществляется следующим образом. С блока 2б управления выдается сигнал Уц, под действием которого с блока 20 ввода выдается код Ту, счетчик 23 переводится в режим вычитания, а коммутатор 27 подает на его вход импульсы Sg. Пос ле сигнала Y2обнуления производится счет импульсов в счетчиках 18 и 23 до момента, когда код со счетчика 18 совпадает со значением T-jc и компаратор 19 кодов выдает сигнал X L) совпадения кодов. После- этого счет импульсов в счетчике 23 прекращаетс 2 и на его выходе устанавливается код, соответствующий числу 10 - Тх-Ю, где Р - число десятичных разрядов счетчика 23, С - число значащих цифр после запятой в записи Тх. При этом сигнал Уц снимается и .с блока 20 вбода поступает код величины дТ. Со сменной состояния ГШ 2 nocrj e выполнения операции перезаписи сигналов 8 аналоговом запоминающем блоке 12 начинается интегрирование си1- нала в интеграторе 11 и счет импульсов Sg в счетчике 18. При достижении кодом 0 значения дТ-Ю вырабатывается сигналам интегрирование прекращается. С началом нового периода сигнала S, начинается разряд интегратора 11. Время разряда-определяется выражением tp АТ Тз-Ю Тд-ЮЧТх + Т), где Тд - период следования импульсов S , С - целое положительное число. Если сигнал в течение предыдущего периода согласован с квадратичным участком характеристики детекторов, то во время разряда интегратора включается счетчик 21 и с выхода его старшего разряда через коммутатор 22 на счетчик 23 поступают импульсы, которые увеличивают его код. На фиг. 2 в первом периоде- сигнал при горячем ГШ 2 вышел за пределы доп устимого значения , поэтому на втором периоде счет импульсов при разряде интегратора не производился. Это осуществляется на третьем периоде после того, как было изменено усиление ycилиteля Ц в начале второго периода Sjj . При построении диаграмм на фиг. 2 рассмотрен случай измерения без усреднения результатов, так как коэффициент пересчета счетчиков 21 и 25 равен единице. I В этом случае число импульсов подсчитанных при разряде интегратора равно NP tp/T|tf Ю СТхч- Т), а код на выходе сметчика 23 после подсчета импульсов соответствующий числу Nf 10 «Т, переписывается в индикатор 2k, показания которого с учетом де.сятичной .запятой равны Т. Формула изобретения Измеритель шумовой температуры приемных устройств, содержащий соеди,ненные последовательно генератор синхросигналов, модулируемый генератор шума, приемник и усилитель с регулируемым усилением, первый квадратичный детектор, видеоусилитель и s первой синхронный детектор, а также вторые квадратичный и синхронный детекторы, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, о в него введены соединенные последовательно аналоговый запоминающий блок, интегратор и первый пороговый элемент, первый двоичный счетчик, первый коммутатор сигналов, реверсивный 15 двоично-десятичный счетчик и цифровой индикатор с памятью, а также второй коммутатор сигналов, второй и третий пороговые элементы, блок управления ус1с1лением, элемент ИЛИ, 20 двоично-Десятичный счетчик, компаратор кодов, блок ввода шумовых температур, второй двоичный счетчик и блок управления, при этом входы квадратичных детекторов через второй 25 коммутатор сигналов соединены с выходом усилителя с регулируемым усилением, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления усилением, выход второго квадратич- зо ного детектора соединен с вычитающим входом видеоусилителя, к выходу которого подключен вход второго сийхронйого детектора, выход второго синхронного детектора соединен с ,5 входом второго и третьего пороговых элементов, выходы которых соединены с управляющими входами блока управления усилением и вторым и третьим входами блока управления, выходы до двоично-десятичного счетчика и блока ввода шумовых температур.подключены к входам компаратора кодов, выход которого соединен с четвертым входом блока управления, выход первого сии- j хронного детектора подключен к .входу аналогового запоминающего блока, первый выход генератора синхросигналов подключен к седьмому входу блока

управления, второй - к управляющему входу второго коммутатора сигналов и синхровходу второго синхронного ддетектора, третий - к синхровходу блока управления усилением и входу записи аналогового запоминающего блока, четвертый - к входу установки нуля второго синхронного детектора, и пятый, шестой и седьмой соответственно к синхровходу, входам установки нуля и запуска первог синхронного детектора, восьмой - к входу установки нуля интегратора и первому входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки нуля двоично-десятичного счетчика , девятый - к счетным входам двоично-десятичного и первого двоичного счетчиков и синхровходу блока управления, а также к второму входу первого коммутатора сигналов, выходы первого порогового элемента и второго двоичного счетчика подключены соответственно к первому и пятому входам блока управления, первый выход которого подключен к входу запуска интегратора, второй - к второму входу элемента ИЛИ и входам установки нуля первого и второго двоичных и реверсивного двоично-десятичного счетчиков, третий - к входу установки нуля первого и счетному входу второго двоичных счетчиков, четвертый - к управляющим входам блока ввода шумовых температур и первого коммутатора сигналов и к знаковому входу реверсивного двоично-десятичного счетчика, пятый к входу записи цифрового индикатора с памятью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №4664б9, кл. G 01 R 27/28, 19752.Мартышевский К.Н. О прямоотсчетном измерении шумовой температуры малошумящих усилителей и высоко

- Труды чувствительных приемников.

НИИР, 1973, If 3. ; u. .TI , ,Щ f ,,; I ... , ,.. .1U nnn n n n n n Ln gjj n П n n nnn g6l П g I Inn fln n n nnn nnn nnn ПГ nnC3n. m n nnn rnn n г пПП Ппп пПП Пг n n n n n n n n n n n tfflfl:tPftft- .« - II

fL ...