Измеритель шумовой температуры приемных устройств

Соне з Соватсиик

Социалистичесник

Реслублми

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1)920572 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 029780 (21) 2948613/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51) М. Кл.

G 01 R 29/26

3Ьвударетвенный камитет

СССР

le делам нзебретений и открытий

Опубликовано 150482 Бюллетень М 14 (53) УД1(621. 317, . 75 (088. 8) Дата опубликования описания 150482 (72) Автор изобретения

А,Б.Казаринов

Владимирский политехнический институ (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ШУМОВОЙ ТЕМПЕРРТУРЫ ПРИЕМНЫХ

УСТРОЙСТВ

Изобретение относится к радио,технике и может быть использовано для измерения шумовой температуры при регулировке и проверке радиосистем, содержащих в своем составе малошумящие приемные устройства.

Известны измерители шумовой температуры приемных устройств, применяемые при их регулировке и проверке Г1) .

1Е

Недостатком этих устройств является низкая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее соединенные т3 последовательно генератор синхросиг" налов, 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 g2) .

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 s процессе измерения приводит к субьективным 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 захож-. 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 регулируемым 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 соедийены с выходом усилителя с регулируемым усилением, управляю-. щий 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 входаии второго и третьего пороговых элементов, выходы которых соединены с управляющими входами блока управления усилением и вторым

0572 4 и третьим входами блока управления, выходы двоично-десятичного счетчика и блока ввода шумовых температур подключены 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

to синхросигналов подключен к седьмому входу блока управления, второйк управляющему входу второго коммутатара сигналов и синхровходу второго синхронного детектора, третий15 к синхровходу блока управления усилением и входу записи аналогового запоминающего блока, четвертый - к входу установки нуля второго синхронного детектора, пятый, шестой и

zp седьмой - соответственно к синхровходу, входам установки нуля и запуска первого синхронного детектора, восьмой — к входу установки нуля интегратора и первому входу элемен25 та ИЛИ, выход которой подключен ко входу установки нуля двоично-десятичного счетчика, девятый - к счетным входам двоична-десятичного и первого двоичного счетчиков и синхровхо5в ду блока управления, а также ко 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 ко входу запуска интегратора, второй - ко второму входу элемента ИЛИ и входам установки нуля первого и второго в 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 шумовои температуры приемно-усилительных устройств; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу измерителя.

55 Устройство содержит генератор 1 синхросигналов, модулируемый генератор 2 шума, испытуемое устройство

3, усилитель 4 с регулируемым уси5 92o 572 6 ! лением, второй коммутатор 5 сигн-,- где U = L P, L - коэффициент и еЙ ° P ервыи и второи квадратичные образования мощ-, детекторы 6 и 7, видеоусилитель 8, первый и второй синхронные детекторы 9 и 10, интегратор 11, аналого- 4 в напряжение вый запоминающий блок 12, первый

) второй и третий пороговые блоки

13-.1 5 б

3- 5, блок 16 управления усилени- Видеосигналы А и А вычитаются ем, элемент ИЛИ 17, двоично-деся- и усиливаются в усилителе 8 и с его тичный счетчик. 18, компаратор 19 1О выхода снимается сигнал кодов, блок 20 ввода шумовых температур, первый двоичный счетчик 21, первый коммутатор 22 .сигналов, ре" где К вЂ” коэффициент усиления усиверсивный двоично-десятичный счетчик лителя 8.

23 цифровой индикатор 24 с памятью, 1$ Такое соединение коммУтатоРа 5 второй двоичный счетчик 25 и блок детектоРов 6 и 7 и УсилителЯ 8 поз26 управления. воляет по сравнению с одиночным

Устройство работает следующим об- детектором при отсутствии вторичной разом. модуляции сигналом, 6» (как это сдеГенератор 2 шума (ГШ), управляемый 2О лано в известном) устранить влияние сигналом S от генератора 1 синхро- дрейфов,в детекторе и следующем за, сигналов, находится поочередно в ним тракте, кроме того, с одиночных

"холодном" и "горячем" состоянии. детекторов и вторичной модуляцией

Температура шумов на его выходе при в ПЧ-тракте увеличить в два раза этом Равна Т) и Тр соответственно. 2$ длительность обрабатываемой реалиИощность шумов .на выходе испытуемо- зации измерительного шумового сиг„ го устройства 3 при этом равна нала, что при фиксированном времени измерения позволяет в f2 раз умень; Р= К(„ .ц„ьтг .$11T ) .g . . вить еелинииу флуитуациоииой логревности, а при заданной величине посгде К вЂ” постоянная 6ольцмана ледней - уменьшить в К2 раз время

Т, G, y f — шумовая температура, измерения. м коэффициент переда- Далее сигнал А поступает на два чи.мощности и шумо- канала: регулировки уровня сигнала вая полоса исследуз$ в ПЧ-тракте и измерительный. емого устройства 3 Регулировка уровня сигнала в

1 соответственно, ПЧ-тракте осуществляется с целью

5„ „ S - сигналы, принимающие обеспечения работы детекторов 6 и 7 значения S< = О, на квадратичном участке характерис5 = 1 при холодном тики. Для этого сигнал А синхронно

f182 51 = 1, S = 0 . детектируется в детекторе 10 и попри "горячем" ГШ2. дается на пороговые блоки 14 и 15, С выхода испытуемого устройства где сравнивается с допустимыми уров3 сигнал через усилитель 4 посту- нями U).$ и Ugg. Причем сигнал, накопкоммУтатоР 5р на Управляю .ленный при "холодном" ГШ 2, сравнищий вход которого подан сигнал Ь» . вается с уровнем 0хц, если он окажетЗтот сигнал, как и сигнал Ь1, пред" ся меньше порога 0 3, на выходе пороставляет собой меандр. Частоты сиг- гового блока 15 появится сигнал, налов Sq u Б» выбираются из равенст- разрешающий увеличение кода блока ва f» = 2Ф й1, где f, f» - частоты 16 управления усилением. В противном сигналов Sq u Sz соответственно, n - случае этот сигнал не появляется. целое положительное число, и 0 1. Сигнал, накопленный при "горячем"

Сигналы с выхода коммутатора. 5 двтек ГШ 2, сравнивается с уровнем 0го, тируются квадратичными детекторами и если он окажется больше порога 0 5, 6 и 7, с выходов которых снимаются . на выходе порогового блока 14 появитвидеосигналы:

$$ ся сигнал, разрешающий уменьшение — (х+ 1 г)., кода блока 16 управления усилением.

При этом увеличение кода блока 16

A» = (S ° Ug + Sg "г) ° 2р,- приводит к увеличению усиления уси- .

20572 8 и на его выходе устанавливается код, соответствующий числу 10 - Тх 10, где P — число десятичных разрядов счетчика 23, С - число значащих цифр после запятой в записи Тх, При этом сигнал Уч снимается и с блока 20 ввода"поступает код величины <Т.

Со сменной состояния ГШ 2 после

io выполнения операции перезаписи сигналов в аналоговом запоминающем блоке 12 начинается интегрирование сиг- нала в интеграторе 11 и счет импульсов Sg e счетчике 18. При достижении

15 кодом 0 значения ьТ 10 вырабатывается сигнал, и интегрирование прекращается. С началом нового периода сигнала S<, начинается разряд интегратора 11. Время разряда .определя20 ется выражением

tq = AT

= Tg.10 (ТХ + т), 7 9 лителя 4. В качестве блока 16 могут быть использованы, например, реверсивный регистр сдвига или реверсивный счетчик, На эпюрах сигнал А 4, с выхода синхронного детектора 10 приведен для случая, когда в качестве накопителя в синхронных детекторах используется интегратор. Сигналы с выходов пороговых блоков l4 и 15 ис пользуются при работе блока 26 управления. При этом, если в течение неко,торого периода сигнала. S проиэводиI

1 лось изменение усиления усилителя 4, результат одиночного измерения, выполненного в течение этого периода, бракуется и не участвует в формировании значения измеряемой величины.

В измерительном канале при нали, чии на соответствующих входах синхро детектора 9 сигналов SS, Ья и 9т соответственно формируется сигнал А . При наличии сигнала S в аналоговом запоминающем блоке 12 запоминаются конечные значения U и U2 сигнала S существующие в моменты, предшествую щие смене состояния .ГШ 2 ° При этом !

U = 2K KS U ñ = М(Тх + Т), 02 =, 2Kg Кв (0х 0г)

М(тг - Т„) = -И bT, где Kg - модуль коэффициента передачи синхронного детектора 9,"

M 2К КВ 1; T — избыточная шумовая температура ГШ 2.

Хранение сигнала А в запоминающем блоке 12 производится в течение следующего за моментом записи полупериода сигнала S

На первом полупериоде сменой S1 после запуска измерителя производится запись величины температуры Тх

"холодного" ГШ 2 в счетчик 23.При этом величина Тх записывается в дополнительном двоично-десятичном поле. Это осуществляется следующим образом. С блока 26 управления выдается сигнал Уч, под действием которого с блока 20 ввода выдается код Тх, счетчик 23 переводится в режим вычитания, а коммутатор 27 подает на его вход импульсы Sy. После сигнала У обнуления производится счет импульсов в счетчиках 18 и 23 до момента, когда код со счетчика

18 совпадает со значением Т и компаратор 19 кодов выдает сигнал X q совпадения кодов. После этого счет импульсов в счетчике 23 прекращается где Т вЂ” период следования импуль9

25 сов S;

С - целое положительное число.

Если сигнал в течение предыдущего периода согласован с квадратичным участком характеристики детекторов, ЗО то во время разряда интегратора включается счетчик 21 и с выхода

" его старшего разряда через коммута. тор 22 на счетчик 23 поступают импульсы, которые увеличивают его код.

На фиг. 2 в первом периоде сигнал при "горячем" ГШ 2 вышел эа пределы допустимого значения 0 3, поэтому на втором периоде счет импульсов при разряде интегратора не производился.

Это осуществляется на третьем периоде после того, как было изменено усиление усилителя 4 s начале второго периода 91. При построении диаграмм на фиг. 2 рассмотрен случай

45 измерения без усреднения результатов, так как коэффициент пересчета счетчиков 21 и 25 равен единице.

8 этом случае число импульсов подсчитанных при разряде интеграто50, ра равно йр = tP/Ty = 10 (Т х+ Т), а код на выходе счетчика 23 после подсчета импульсов соответствующий числу К = 10 Т, переписывается в

С индикатор 24, показания которого с учетом десятичной запятой равны Т.

Формула изобретения

Измеритель шумовой температуры приемных устройств, содержащий соеди920572

l0 управления, второй - к управляющему входу второго коммутатора сигналов и синхровходу второго синхронного дедетектора, третий - к синхровходу блока управления усилением и входу записи аналогового запоминающего блока, четвертый - к входу установки нуля второго синхронного детектора, и пятый, шестой и седьмойсоответственно к синхровходу, входам установки нуля и запуска первого 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-деся. тичного 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, пятыйк входу записи цифрового индикатора с памятью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1 466469, кл. G 01 R 27/28, 1975.

2. Иартышевский К.Н. 0 прямоотсчетном измерении шумовой температуры малошумящих усилителей и высокочувствитеЛьных приемников. - "Труды

1973, < 3. !,ненные последовательно генератор синхросигналов, модулируемый генератор шума, приемник и усилитель с регулируемым усилением, первый квадратичный детектор, видеоусилитель и первый синхронный детектор, а также вторые квадратичный и синхронный детекторы, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, sO в него введены соединенные последовательно аналоговый запоминающий блок, интегратор и первый пороговый элемент, первый двоичный счетчик, первый коммутатор сигналов, реверсивный lS двоично-десятичный счетчик и цифровой индикатор с памятью, а также второй коммутатор сигналов, второй и третий пороговые элементы, блок управления усилением, элемент ИЛИ, zo двоично-десятичный счетчик, компаратор кодов, блок ввода шумовых температур, второй двоичный счетчик и блок управления, при этом входы квадратичных детекторов через второй 2s коммутатор сигналов соединены с выходом усилителя с регулируемым усилением, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления усилением, выход второго квадратич- Зр ного детектора соединен с вычитающим входом видеоусилителя, к выходу которого подключен вход второго синхронного детектора, выход второго синхронного детектора соединен с входом второго и третьего пороговых элементов, выходы которых соединены с управляющими входами блока управ" ления усилением и вторым и третьим входами блока управления, выходы . двоично-десятичного счетчика и блока ввода шумовых температур. подключены к входам компаратора кодов, выход которого соединен с четвертым входом блока управления, выход первого син" хронного детектора подключен к входу аналогового запоминающего блока, первый выход генератора.синхросигналов подключен к седьмому входу блока

920572 ЕЗ

Фф(П

1с

Составитель Л.Сорокина

Редактор И.Недолуженко Техред I.Èàòî÷êà Ко ектор А.Дзятко рр

Заказ 2330/48 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 2

$Э ю

Филиал ППП "Патент",,r Ужгород, ул. Проектная, 4