Способ измерения шумовой температуры усилителя

 

Изобретение может быть использовано для измерения шумовой температуры СВЧ-усилителей, в частности широкополосных и в диапазонах частот, не обеспеченных опорными источниками шумового сигнала. Цель изобретения - расширение области использования - достигается путем использования в качестве второго источника шума согласованного по ходу, аттестованного по шумовой температуре и коэффициенту усиления усилителя из серии измеряемых. При этом шумовую температуру T_ш измеряемого усилителя определяют по формуле T_ш=[(T_o+T_шА)K_уА-T_o]/α(M-1)-T_o где T_шА, K_уА - шумовая температура и коэффициент усиления аттестованного усилителя на частоте измерения T_ш α- вносимое затухание тракта от выхода аттестованного усилителя до входа измеряемого усилителя; М - отношение уровней мощности шумового сигнала на выходе усилителя. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано для измерения шумовой температуры СВЧ-усилителей, в частности широкополосных и в диапазонах частот, не обеспеченных опорными источниками шумового сигнала. Целью изобретения является расширение области использования. На чертеже представлена блок-схема устройства для осуществления способа. Устройство содержит измеряемый усилитель 1, согласованную нагрузку 2, измерительный приемник 3, аттестованный усилитель 4, вторую согласованную нагрузку 5 и измерительный аттенюатор 6. При подаче на вход измеряемого усилителя 1 шумового сигнала с шумовой температурой окружающей среды Т_о уровень мощности шумового сигнала на выходе измерительного приемника определяется из выражения. P₁ = K { [(T_o + T_ш) K_y - T_o)/ α' + T_o + T_тр} K_утр Δ f_тр, (1) где К = 1,38 ˙ 10^-23 Вт/град - постоянная Больцмана; К_у, Т_ш - коэффициент усиления и шумовая температура измеряемого усилителя; К_утр, Δf_тр - коэффициент усиления и полоса пропускания измерительного приемника 3, отн. ед. и Гц соответственно; α' - вносимое затухание тракта от измеряемого усилителя до приемника. При подаче шумового сигнала с шумовой температурой Т_о на вход усилителя 4, аттестованного по шумовой температуре и коэффициенту усиления, а шумового сигнала с выхода аттестованного усилителя 4 - на вход измеряемого усилителя 1 уровень мощности шумового сигнала на выходе измерительного приемника 3 определяется из выражения P₂ = K { [K_уа(Т_о + Т_ша)/α - Т_о/α+ + T_o + T_ш] K_y - T_o } K_утр f_тр/αʹ+ + K(T_o + T_тр)K_утр Δ f_тр, (2) где К_уа, Т_ша - коэффициент усиления и шумовая температура аттестованного усилителя. В этом случае отношение М уровней мощности на выходе измеряемого усилителя 1 определяется из выражения М = Р₂/Р₁, откуда и находится выражение для определения Т_ш T (3) где α - вносимое затухание тракта от аттестованного до измеряемого усилителей. При введении затухания М измерительного аттенюатора на выходе измеряемого усилителя до достижения значения Р₁ уровня мощности шумового сигнала на выходе измерительного приемника выражение (2) преобразуется к виду Р₂ = P₁ = K { [K_ya(T_o + T_ша)/ α - -Т_о/α + T_о + Т_ш]К_y - T_o } K_утр f_тр/αʹ М +
+ К(Т_о + Т_тр)К_утр Δf_тр (4)
Приравнивая выражения (1) и (4), получим
T (5)
Способ измерения шумовой температуры усилителя предусматривает выполнение в определенной последовательности следующих взаимосвязанных действий. Подают на вход измеряемого усилителя 1 шумовой сигнал с шумовой температурой окружающей среды Т_о от согласованной нагрузки 2 и фиксируют уровень мощности шумового сигнала на его выходе по измерительному приемнику 3. Подают упомянутый шумовой сигнал с шумовой температурой окружающей среды Т_о на вход усилителя 4, аттестованного по шумовой температуре и коэффициенту усиления, от согласованной нагрузки 2, если усилитель 4 без преобразования частоты, или согласованной нагрузки 5, если он с преобразвоанием частоты. Подают шумовой сигнал с выхода аттестованного усилиетеля 4 на вход измеряемого усилителя 1. Измеряют отношение М уровней мощности шумового сигнала на выходе измеряемого усилителя 1, для чего вводят затухание М измерительного аттенюатора 6 до достижения зафиксированного уровня мощности шумового сигнала по приемнику 3. Определяют шумовую температуру Т_ш измеряемого усилителя 1 из выражения (5). Способ целесообразно использовать для измерения шумовой температуры широкополосных коаксиальных СВЧ-усилителей, при этом в качестве аттестованного может быть использован один из серии измеряемых усилителей, а также усилителей, для которых в настоящее время не созданы прецезионные опорные источники шумового сигнала. В последнем случае в качестве аттестованного может быть использован усилитель с преобразованием частоты, на входных частотах которого имеются опорные источники шумового сигнала. При этом отпадает необходимость в разработке целевого ряда опорных источников шумового сигнала с шумовой температурой Т выше или ниже Т_о.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ УСИЛИТЕЛЯ, заключающийся в подаче на его вход первого шумового сигнала от эталонного источника шума с шумовой температурой окружающей среды Т₀, в подаче на вход усилителя второго шумового сигнала от второго эталонного источника шума, измерении отношения уровней мощностей шумового сигнала на выходе усилителя и определении его шумовой температуры расчетным путем, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования способа, в качестве второго эталонного источника шума используют дополнительный усилитель с согласованным входом, аттестованный по шумовой температуре входа и коэффициенту усиления, при этом расчет шумовой температуры входа измеряемого усилителя осуществляют по выражению
- T_o, K
где Т_ша, К_уа - шумовая температура входа и коэффициент усиления дополнительного усилителя на частоте измерения Т_ш, К и отн.ед.соответственно;
α - вносимое затухание тракта от выхода дополнительного усилителя до входа измеряемого усилителя, отн.ед.;
М - отношение уровней мощности шумового сигнала на выходе усилителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1