Устройство для измерения шумовой температуры радиоприемного комплекса

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для встроенного автоматического контроля шумовой температуры радиоприемного комплекса и отношения сигнал-шум на его входе во время приема исследуемэго сигнала. Устройство содержит измеритель 8 малой мощности, коммутаторы 7,9, измеритель 10 отношения напряжений , сумматор 11, блок 12 индикации, блок 13 ввода калибровочных чисел, логарифматор 15, генератор 16 шума, блок 14 управления, аттенюатор 17, блок 5 выделения шума, блок 6 выделения смеси сигнала с шумом, приемную антенну 1 и направленный ответвитель 2 по основному тракту. Устройство -: имеет расширенные функциональные возможности . 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 29/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4165809/24-21 (22) 23,12.86 (46) 30.06.88. Бюл. Р 24 (72) M.Б. Альтшулер и A. Ф. Михайлюк (53) 621.317.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 853568, кл. G 01 R 29/26, 1979.

Авторское свидетельство СССР

NP 1126903, кл. G 01 R 29/26, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВОЙ

ТЕМПЕРАТУРЫ РАДИОПРИЕМНОГО КОМПЛЕКСА (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для встроенного автоматического контроля шумовой температуры радиоприем„„SU „„1406536 А 1 ного комплекса и отношения сигнал-шум на его входе во время приема исследуемого сигнала. Устройство содержит измеритель 8 малой мощности, коммутаторы 7,9, измеритель 10 отношения напряжений, сумматор 11, блок 12 индикации, блок 13 ввода калибровочных чисел, логарифматор 15, генератор 16 шума, блок 14 управления, аттенюатор 17, блок 5 выделения шума, блок 6 выделения смеси сигнала с шумом, приемную антенну 1 и направленный ответвитель

2 по основному тракту. Устройство -. имеет расширенные функциональные возможности. 9 ил.

1406536

Изобретение относится к радиотехнике, а точнее — к радиоизмерительной технике и предназначено для встроенного автоматического, контроля шумовой температуры радиоприемного комплекса и отношения сигнал-шум (с/ш) на его, входе во время приема. исследуемого сигнала.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения автоматического измерения шумовой температуры радиоприемного комплекса при наличии сигнала на его входе и измерения отно шения сигнал-шум.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — фукнциональная схема блока управления; на фиг. 3 — ФУнк Zp циональная схема измерителя малых мощностей; на фиг. 4 — функциональ( ная схема измерителя отношения напряжений; на фиг. 5 — функциональная схема сумматора; на фиг. 6 — функ- 25 циональная схема блока индикации; на фиг. 7 — функциональная схема блока ввода калибровочных чисел; на фиг. 8 — функциональная схема блоков выделения шума (Р ) и смеси сигнала с шумом (P +Рш ); на фиг . 9 — вид исследуемого сигнала на выходе согласующего усилителя измерителя малых мощностей.

Устройство содержит последователь35 но соединенные приемную антенну 1, направленный ответвитель 2 по основному тракту, малошумящий усилитель 3, радиоприемный блок 4, выход которого соединен с входам блока 5 выделения 40 шума и входом блока 6 выделения смеси сигнала с. шумом. Выходы блоков 5 и 6 соединены соответственно с первым и вторым входами в.торого коммутатора 7, выход которого соединен с последова- 45 тельно соединенными измерителем 8 малых мощностей, коммутатором 9, измерителем 10 отношения напряжений, сумматором !1, блоком 12 индикации., Кроме того, устройство имеет блок 13 ввода калибровочных чисел, блок 14 управления, логарифматор 15, генератор 16 шума и аттенюатор 17.

Блок 13 ввода калибровочных чисел подключен: к второму входу сумматора

ll, логарифматор 15 входом соединен

55 с выходом сумматора li,а выходом— с вторым входом блока 12 индикации.

Аттенюатор 17 выходом подключен к вторичному тракту направленного ответвителя 2, а входом — к выходу генератора 16 шума.

Блок 14 управления первым и вторым выходами подключен к соответствующим управляющим входам измерителя 8 ма— лой мощности, вторым выходом подключен к управляющему входу коммутатора

9, третьим — к управляющему входу измерителя 10 отношения напряжений, четвертым — к первому управляющему входу блока 12 индикации, пятым — к второму управляющему входу блока 12 индикации и первому управляющему входу сумматора ll, шестым — к второму управляющему входу сумматора 11, седьмым — к управляющему входу генератора 16 шума, восьмым — к управляющему входу коммутатора 7 и девятым к третьему управляющему входу блока

12 индикации. Блок 14 управления (фиг. 2) предназначен для выработки сигналов, управляющих функционированием устройства и содержит последовательно соединенные задающий генератор 18, счетчики .19-24 и логический блок 25, кроме того,в блок 14 управления входят счетчики 26-28, логические блоки 29-3), модулятор 32 генератора шума и коммутатор 33.

Измеритель 8 малой мощности (фиг.3) предназначен для выделения напряже-..: ния, пропорционального уровням Р и

Р в случае измерения отношения с/ш и пропорционального уровням Тш и Тк в случае измерения шумовой температуры, Он содержит последовательно соединенные аттенюатор 34, усилитель 35 промежуточной частоты, модулятор 36, квадратичный детектор 37, усилитель

38, синхронный детектор 39 частоты

F, синхронный детектор 40 частоты

Г,, синхронный детектор 41 частоты F, усилитель АРУ 42, а также согласующий усилитель 43, блок 44 выделения сигнала U „, и блок 45 выделения сигнагк.

Измеритель 10 отношения напряжений (фиг. 4) предназначен для формирования сигнала в виде временного интервала, длительность которого пропорциональна отношению Т„о/Т в одном случае и Р /Рщ в другом и содержит последовательно соединенные интегратор

46, детектор 47 нуля и -компаратор 48.

Управляющие входы генератора 46 и детектора 47 соединены с управляющим входом измерителя 10, сигнальный вход

3 140653 измерителя 10 соединен с входом интегратора 46, а выход — с выходом компаратора 48.

Сумматор 11 (фиг. 5) предназначен для формирования результата измере—

5 ния шумовой температуры и содержит последовательно соединенные логический блок 49 и масштабный счетчик 50.

Первый и второй входы блока 49, соединены с соответствующими сигнальными входами сумматора 11, а выход сумматора 11 соединен с выходом счетчика 50. Управляющий вход блока 49 соединен с вторым управляющим входом сумматора 11, а управляющий вход счетчика 50 — с первым управляющим входом сумматора 11.

Блок 12 индикации (фиг. 6) содержит последовательно соединенные элект-20 ронный коммутатор 51, информационный счетчик 52, регистр 53, дешифратор 54 и семисегментные индикаторы 55. Пер— вый и второй входы коммутатора 51 соединены соответственно с первым и 2б вторым сигнальными входами блока 12 индикации. Первый управляющий вход блока 12 индикации соединен с управляющим входом регистра 53, второй— с управляющим входом счетчика 52, третий . — с управляющим входом коммутатора 51. Блок 13 ввода калиброванных чисел (фиг. 7) содержит последовательно соединенные задающий генератор 56, счетчик 57, выход которого

35 соединен с выходом блока 13.

Блоки 5 и 6 выделения шума и смеси сигнала с шумом (фиг. 8) содержат последовательно соединенные входные согласующие блоки 58, полосовые фильт-4О ры 59 и выходные согласующие блоки 60.

Вход блоков 5 и 6 соединен с входом блока 58, а выход — с выходом блока 60.

Устройство работает следующим об- 4 разом.

На вход радиоприемного комплекса поступает исследуемый сигнал. В режиме измерения шумовой температуры Т к входу измерителя 8 малой мощности подключается выход блока 5 через коммутатор 7, в результате чего в измерителе 8 формируется сигнал, вид которого показан на фиг. 9. В измерителе 8 из этого сигнала выделяется на— пряжение U, пропорциональное Тц, и напряжение U <,. пропорциональное калиброванному шумовому сигналу Тк, которое через коммутатор 9 поступает

4 в измеритель 10 отношения напряжений.

Измеритель 10 вычисляет величину, пропорциональную отношению напряжеЬ ний †-, которое поступает на первый

U вход сумматора 11, на второй вход которого из блока 13 подается сигнал, пропорциональный значению калиброванной шумовой температуры Т, привеКн денной к входу малошумящего усилителя 3. Результирующий сигнал в соотТе ветствии с выражением Т вЂ”. ° Т

Т„ с выхода сумматора ll подается на вход блока 12 индикации, где Т я„ нормированная шумовая температура радиоприемного комплекса.

В режиме измерения отношения сигнал-шум к входу измерителя 8 поочередно (с частотой F ) подключаются блоки 5 и 6, в результате чего в измерителе 8 формируется сигнал, вид которого показан на фиг. 9, где напряжение U пропорционально уровню смеси сигнала с шумом (Рс+Р ), напряжение U пропорционально уровню шума (P ), а напряжение Ug пропорционально уровню сигнала (P ). Выделенные в измерителе 8 напряжения U и U поступают в измеритель 10, где вычисляется их отношение

Ui c

U1 РШ которое далее логарифмируется ЙогаРс рифматором 15 и в виде 101g — поР„ ступает на вход блока 12 индикации.

Блок 14 управления работает следующим образом.

Генератор 18 генерирует сигнал с частотой F, частота которого далее делится на два счетчиком 19 и дважды на десять счетчиками 20 и 21.

Импульсный сигнал типа меандр с частотой Р„ поступает на первый выход блока 14 управления. Далее сигнал с частотой F делится также дважды на десять счетчиками 22 и 23, после чего сигнал с частотой F поступает на второй выход блока 14 управления.

Далее сигнал F e HT no частоте на два счетчиком 24 и поступает на третий вход логического блока 25, на выходе которого формируется строб-импульс положительной полярности длительностью 0,5 мс с периодом повторения Tq, который предназначен для установки аналого-цифрового преобразо14065 вателя измерителя 10 отношения напряжений в исходное, нулевое состояние.

Логический блок 29 формирует импульсы "Запись", "Сброс"„ и "Т, ". Им!

1 пульс, Запись .предназначен для записи измеряемой информации из счетчика

52 блока !2 индикации в его регистр

53, импульс Сброс" — для установки счетчика 52 блока 12 индикации и мас- 10 штабного счетчика 50 сумматора 11 в ! ! исходное — нулевое состояние. На тре тьем выходе блока 29 формируется по ложительный импульс Т, в течение ко. торого осуществляется интегрирование измеряемой информации данного цикла.

Модулятор 32 генератора шума представляет собой импульсный стабилиза, тор.тока, предназначенный для питания полупроводникового генератора 16 шума 2р

" типа N31305-1, выполненный на лавин,но-пролетном диоде. Управление рабо той модулятора 32 осуществляется импульсами типа меандр с частотой Г

,поступающими со счетчика 23. 26

Логический блок 30 управляет рабо.той коммутатора 7. Управление работой блока 30 осуществляе коммутатор 33. ,,Ïðè подаче на второй вход блока 30 сигнала логического нуля, на выходе 80 ,блока 30 формируется сигнал логичес,кой единицы, а при подаче логической ! единицы на выходе формируется им пульсный Сигнал типа меанцр с часто1

;той Р . Логический блок 31 формирует сигнал, управляющий режимом работы блока 12 индикации через его комму-! ,татор. При подаче сигнала логического нуля на вход блока 31 на его выходе формируется сигнал логической едини- 1о цы, а при подаче логической единицы на его выходе появится сигнал логического нуля. Управление работой блока 31 осуществляет коммутатор 33,, Измеритель 8 работает следующим 46 образом.

С выхода коммутатора 7 сигнал шумовой смеси по промежуточной частоте поступает на вход аттенюатора 34 измерителя 8 и далее на вход усилителя 35 промежуточной частоты, где он усиливается до уровня нормальной работы квадратичного детектора 37, модулируется модулятором 36 частотой

Р, с целью обеспечения усиления исследуемого сигнала на частоте 1. после квадратичного детектора 37 с помощью усилителя 38 до уровня нормальной работы синхронного детектора 39.

36 6

Синхронный детектор 39 на выходе вьделяет две составляющие исследуемого сигнала (фиг. 9), постоянная составляющая напряжения U, пропорциональная уровню измеряемой шумовой температуры Т в одном случае или шумовой мощности Р в другом, и переменная составляющая напряжения Б, пропорциональная уровню калиброванной шумовой температуры Т> или мощности сигнала Р,. Далее этот сигнал проходит синхронный детектор 40, где улучшается отношение с/ш исследуемого сигнала и поступает через согласующий усилитель 43 на вход блоков вьделения сигнала Ur„ 44 и сигнала U т

"тк

45, на выходе которых вьделяются импульсные сигналы типа меандр с частотой Еп. Уровень сигнала на выходе блока 44 пропорционален величине Т или Р, а на выходе блока 45 — вели— чине Т к или Р .

Система ЛРУ работает по уровню калиброванного сигнала Т к (поддерживает . его постоянным).

1 о

Работа измерителя 10 основана на использовании метода двойного интегрирования входных сигналов.. Входные сигналы U и П имеют форму прямо- ты угольных импульсов типа меандр с периодом Т, сдвинутых один относитель1) 1

О но другого по фазе на 180 и имеющих разные полярности. В течение первого

1о такта — о на вход интегратора 46 че2 реэ синхронный коммутатор 9 поступает измеряемый сигнал U r отрицательной полярности. В результате этой операции на интегрирующем конденсаторе накапливается заряд

ТО

q„)(— где КС вЂ” постоянная времени интегратора 46.

В течение второго такта на вход интегратора 46 через коммутатор 9 поступает калиброванный сигнал U „, полярность которого противоположна П щ, в результате чего происходит разряд конденсатора, Этот процесс продолжается до тех пор, пока заряд конденсатора не станет равным противоположному, что фиксируется компаратором 48.

При этом снятый с конденсатора заряд и равен q =-U — > где — время разКС ряда конденсатора. Поскольку q =q

1406536 8 в регистр 53, а счетчик 52 строб-им. пульса "Сброс" устанавливается в исходное — нулевое состояние, т. е. подготавливается к следующему циклу измерения. Информация, переведенная в регистр 53 через дешифратор 54, подается на семисегментные индикаторы

55 для отсчета.

1р Блок 13 ввода калибровочных чисел формирует сигнал, эквивалентный нормированному уровню калиброванной шумовой температуры Т, приведенной кН к входу малошумящего усилителя 3, Генератор 56 формирует сигнал с частотой F, который далее делится по частоте на десять с помощью счетчика 57

Й и поступает на выход блока 13.

Блок 6 выделения смеси сигнала с ги То 11тк

RC 2 RC и Птш Тр откуда с =—

Птк

Цикл работы измерителя 10 и установки; его в исходное состояние определяется строб-импульсом длительностью 0,5 мс с периодом То. С выхода измерителя 10 строб-импульс длительностью Г поступает на вход сумматора 11.

Сумматор 11 формирует результаты измерения шумовой температуры (T и„

Тш, — Т ) путем внесения в измеренное

Т I%M

То, отношение (†) значения нормированно

Тк калиброванной шумовой температуры Т н приведенной к входу малошумящего уси- 2р лителя .3.

Для цифрового отсчета измеряемой величины длительность 7 с помощью логического блока 49 преобразуется в

0тш 25 цифровой эквивалент путем за11тк полнения ее длительности счетными импульсами.

С целью повышения точности измерения в сумматоре ll предусмотрена ин- Зр теграция измеряемой информации в течение определенного времени, заваемого длительностью импульсов накопления Тн. Так, если на вход блока (эле— мент И) 49 поступают сигналы с, счет- З ные импульсы F сц и импульс накопления Тн, то на ее выходе выделяются пачки импульсов с частотой F ц. Эти импульсы суммируются в масштабном счетчике 50 в течение длительности 4р данного цикла измерения и далее их сумма делится на число, равное числу пачек цикла. Таким образом, на вход блока 12 всегда поступает усредненное число импульсов, определяемое дли- 45 тельностью 7 F

Блок 12 индикации обеспечивает ин— дикацию измеряемого параметра Т к, Рс

)01g — в цифровой форме. ДискретРо ность индикации измеряемой шумовой температуры один градус Кельвина, а отношения с/ш — 0,1 дБ.

В течение рабочего цикла информация через коммутатор 51 поступает на вход информационного счетчика 52 и заполняет его.. По окончании цикла ин: формация из счетчика 52 с помощью строб-импульса Эапись переводится шумом принимает смесь сигнала с шумом (Pc+P ), поступающую на его вход с контролируемого радиоприемного бло ка 4, в полосе пропускания фильтра.

Полоса полосового фильтра 59 выбирается в зависимости от вида сигнала.

Так, например, для сигналов с амплитудой и частотой модуляцией она равна

d f „p =2F =2df <с fî

1 о где То — период центральной частоты (f ) полосы пропускания фильтра;

F — верхняя модулирующая частота

В при амплитудной модуляции;

Elf — девиация частоты при частотной модуляции.

Блок 5 выделения шума принимает только мощности шума (P ) радиоприемного комплекса и отстроен с помощью блока 59 за полосу прозрачности полосового фильтра блока 6 (Е -2ВЕя ), которая определяется условием л

O)To

Г р где „ — время корреляции случайного процесса, за которым корреляция практически отсутствует.

Формула изобретения

Устройство для измерения шумовой температуры радиоприемного комплекса, содержащее клеммы для подключения испытуемого объекта, последовательно соединенные измеритель малой мощности, коммутатор, измеритель отношения напряжений, сумматор и блок индикации, а также блок ввода калибровочных чисел, логарифматор, генератор

9 ) 4065 шума и блок управления, причем блок ввода калибровочных чисел подключен к второму входу сумматора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены аттенюатор, блок выделения шума, блок выделения смеси сигнала с шумом и второй коммутатор, при этом выход аттенюатора подключен к первой клемме для подключения испытуемого объекта, а вход — к выходу генератора. шума, входы блока выделения шума и блока выделения смеси сигнала с шумом соединены другой клеммой для подключения испытуемого объекта,выход блока выделения шума под— ключен к первому входу второго коммутатора, а выход блока выделения .смеси сигнала с шумом подключен к второму входу второго коммутатора, выход которого соединен с входом изl0 мерителя малой мощности, вход логарифматора соединен с выходом сумматора„ а его выход — с вторым сигнальным входом блока индикации, при этом первый и второй выходы блока управления подключены к соответствующим управляющим входам измерителя малой мощности, второй выход подключен к управляющему входу первого коммутатора, третий — к управляющему входу измерителя отношения напряжений, четвертый— к первому управляющему входу блока индикации, пятый — к второму управляющему входу блока индикации и к первому управляющему входу сумматора, шестой = к второму управляющему входу сумматора, седьмой — к управляющему входу генератора, восьмой — к управляющему входу второго коммутатора и девятый — к третьему управляющему входу блока индикации.

1406536

1406536

Fcv (м

Составитель Н. Михалев

Редактор Ю. Середа Техред Jl.Ñåðäêæoâà

Корректор В. Гирняк

Заказ 3189/42

Тираж 772 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4