Устройство для измерения спектральной плотности мощности шума
Изобретение может быть использовано для измерений спектральной плотности мощности шума при градуировке генераторов шума (ГШ), а также для измерения шумов антенны либо другого объекта. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения - достигается тем, что ко входу активного многополюсника (АМ) 4 попеременно с образцовым генератором 2 шума (ГМ) и градуируемым генератором 3 шума подключается многозначная мера 1 комплексного коэффициента отражения, а АМ 4 содержит не менее чем три каскадно соединенных взаимных шестиполюсника, в боковом плече каждого из которых включен через невзаимный ферритовый вентиль 6 дополнительный программно управляемый ЭВМ ГШ 7. Устройство также содержит измерительный приемник 9, вход которого через ферритовый вентиль подключен к выходу АМ. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 29/26
ГОСУДА P CTBE ННЫИ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4682345/21 (22) 24.04.89 (46) 30.07.91, Бюл. N.. 28 (72) P.È.Óçäèí (53) 621.317.75 (088.8) (56) Петросян Г.Г„Уздин P.È. Методы и аппаратура для градуировки генераторов шума в диапазоне частот 0,125-37,5 ГГц. — В сб.: Некоторые актуальные проблемы радиотехнических измерений. — М.; Изд-во стандартов, 1971, с. 16 — 26.
Герценштейн M.Å., Прахин П,Ф. Измерение шумов антенн. — Измерительная техника, 1964, N.. 2, с. 27 — 28. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ ШУМА (57) Изобретение может быть использовано для измерений спектральной плотности
„„ „„1666982 А1 мощности шума при градуировке генераторов шума (ГШ), а также для измерения шумов антенны либо другого объекта. Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения — достигается тем, что ко входу активного многополюсника (АМ) 4 попеременно с образцовым генератором 2 шума (ГМ) и градуируемым генератором 3 шума подключается многоэначная мера 1 комплексного коэффициента отражения, а АМ 4 содержит не менее чем три каскадно соединенных взаимных LUåñòènîëþñника, в боковом плече каждого иэ которых включен через невэаимный ферритовый вентиль 6 дополнительный программно управляемый
3ВМ ГШ 7. Устройство также содержит измерительный приемник 9, вход которого через ферритовый вентиль подключен к выходу АМ 4. 1 ил.
1666982
Изобретение относится к радиоизмерениям в СВЧ-диапазоне и может быть использовано для измерения спектральной плотности мощности шума (СПМШ) при градуировке генераторов шума (ГШ), а также для измерения шумов антенны либо другого обьекта.
Цель изобретения — увеличение точности измерений СПМШ независимо от качества СВЧ-элементов при одновременном обеспечении воэможности работы устройства в автоматическом режиме.
На чертеже представлена блок-схема ус гройства.
Устройство содержит многозначную меру 1 комплексного коэффициента отражения (ККО), образцовый генератор 2 шума (0l Ш), градуируемый генератор 3 шума (ГГШ), активный четырехполюсник 4 (АЧ), содержащий взаимные шестиполюсники 51, 52 и 53. ферритовые вентили 61, 62 и 63, а также четвертый ферритовый вентиль 64, подключенный к выходу активного четырехполюсника 4, который, кроме того, включает дополнительные генераторы 71, 72 и 7з шума (ГШ) и управляемые источники 81, 82 и
8з питания генераторов шума. Выход четвертого ферритового вентиля 64 подключен ко входу измерительного приемника 9, выход которого подключен к информационному входу управляющего вычислительного блока (УВБ) 10, состоящего из канала 11 измерительной информации, электронной вычислительной машины 12 (ЭВМ) и дешифратора 13.
Канал 11 измерительной информации содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП),4 и стандартный интерфейс 15, Выхсды многозначной меры 1 ККО, ОГШ 2 и
ГГШ 3 подключены к входу активного четырехполюсника 4 через входной блок 16, Мера 1 ККО на каждой рабочей частоте должна иметь не менее четырех различных известных значений ККО Г», к =1„.Äl,! 4.
При использовании в качестве шестиполюсников направленных ответвителей сигнал от ГШ 71 должен ответвляться в сторону выхода АЧ 4, а сигналы от ГШ 72 и 7з — в сторону входа АЧ, что обеспечивается соответствующей ориентацией ответвителей. В качестве измерительного приемника 9 можно использовать любой из одноканальных радиометрических приемников (например, модуляционного), для которых интенсивность выходных сигналов пропорциональна избыточной СПМШ любого из генераторов шума, включенного на входе приемника 9.
Канал 11 измерительной информации обеспечивает преобразование выходного сигнала приемника 9 в коды ЭВМ 12 и со5
50 стоит из АЦП 14 и стандартного интерфейса
15 с ЭВМ.
Перед измерениями СПМШ необходимо отградуировать АЧ 4. С этой целью мера
1 ККО подсоединяется к входу АЧ 4, для каждого значения комплексного коэффициента отражения меры Г» УВ Б 10 обеспечивает: а)поочередное включение дополнительНЫХ ГШ 71, 72,...,7о И ИЗМЕРЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ приемника 9 отношений а сигналов от ГШ
72Ä,7n к сигналу от ГШ 71 .
А 1 + О2 Г»! (1) !
1 +01Г»!
Ф
° 2
l1+ On r»l а1п,» = 41п,К =1,..1,1 4 и З, 1+ а1 Г» г где SQ .о)12
A1,2...,1
° 5 @
+1,2,...,n = S11
G12,...,n — избыточные СПМШ дополнительных ГШ 71, 7 n, Ы вЂ” коэффициенты матриц рассеяния соответствующих каждому из дополнительных генераторов шума; б) вычисление параметров активного четырехполюсника А12,...,А1о, 01,...,Qn решением системы (1).
Избыточность числа уравнений в системе (1) при l > 4 и n > 3 повышает точность измерений за счет возможности обработки результатов измерений методом наименьших квадратов, а также позволяет линеариэовать систему уравнений (1), После градуировки АЧ 4 к его входу подсоединяется ОГШ 2; УВБ 10 осуществляет: а) измерение отношения уо суммарной
СПМШ от ОГШ 2 и дополнительного ГШ 71 к СПМШ образцового ГШ 2; б) поочередное включение дополнительных ГШ и измерение отношений а120, а13,0,...,а1п,O сигналов от ГШ 72„...7о к сигналу от ГШ 71; в) вычисление комплексного коэффициента отражения ОГШ Г решением системы уравнений:
11 + 02 Го) а120 = А1г .
l1 + 01Го1
11 + Оп Го(а1„,, — — А1„... и а 3, (2) )1+ О1 о(2
16G6982!
1 + Ог Гг!
ГХ12,г = А12 !
1 + Ql Гг! !
1+а„Г,!2
ГХ1п,г = А1п,п>3; !
1+01Ã !2
20 (3) Составитель Н.Михалев
Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк
Заказ 2520 Тираж 414 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Результаты измерений, полученные при работе устройства в режиме градуировки, могут быть записаны в накопитель информации с целью повторного использования.
После градуировки устройства к входу 5
АЧ 4 подсоединяется ГГШ 3, УВБ 10 обеспечивает: а) измерение отношения уг суммарной
CllMLL! от ГГШ 3 и дополнительного ГШ 71 к
СПМШ от ГГШ 3; 10 б) поочередное включение дополнительных ГШ и измерение отношений
ГХ12,г, ГХ13,r,,ГХ1п,r СИГНаЛОВ От ГШ 72„,7п K
Сигналу От ГШ 71; в) вычисление комплексного козффици- 15 ента отражения ГГШ решением системы уравнений; г) вычисление искомой СПМШ:
2 2
6г =Gp . 2 ° 2 — —, (4)
1 — I1ol l1+а1Г,l Ъ вЂ” 1
1 — Ifrl 11+01lrl где G — известная СПМШ образцового ГШ 2;
С!1 — параметр АЧ 4, соответствующий 30 дополнительному ГШ 71, включаемому при измерениях уо и уг, Упрощенная оценка неисключенной систематической погрешности определения
Gr из (4) имеет вид: 35
ЛЗ + о31 = о32 + Г 33 =
= (2ReQi (Л Гс — Л Г,) + 2ReAQi (Гг — Го)j +
+ (!ЛГг + 2ИеЛГ Г,) — (!ЛГ,! + 2йеЛ! „Го), ГДЕ ЛГО, ЛГг, Л01 — ВЕКТОРЫ ПОГРЕШНОСтЕй
ОПрЕдЕЛЕНИя ВЕЛИЧИН Го, Гr, Q l ПрИ РЕШЕНИИ системы (1), (2) и (3).
Формула изобретения
Устройство для измерения спектральной плотности мощности шума, содержащее активный четырехполюсник, к входу которого подключены через входной блок образцовый и измеряемый генераторы шума, к выходу активного четырехполюсника чсрез ферритовый вентиль подключен вход измерительного радиометрического приемника, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности и производительности измерений, в него введены многозначная мера комплексного коэффициента отражения и управляющий вычислительный блок, а активный четырехполюсник образован иэ не менее чем трех каскадно соединенных взаимных шестиполюсников, к боковому плечу каждого иэ которых подключен через ферритовый вентиль дополнительный генератор шума, при этом выход измерительного приемника соединен с сигнальным входом управляющего вычислительного блока, первый, второй и третий управляющие выходы которого подключены соответственно к управляющим входам источников питания первого, второго и третьего дополнительных генераторов шума, причем выход многозначной меры комплексного коэффициента отражения подключен к третьему входу входного блока.
