Измеритель коэффициента шума

 

Изобретение может быть использовано при контроле и диагностике технического состояния радиотехнических систем. Цель изобретения - повышение точности измерения коэффициента шума - достигается путем устранения влияния нелинейности и нестабильности амплитудных характеристик приемника и усилителя путем перехода от амплитудных измерений к фазовым. Для этого в измеритель введены первый 10 1 и второй 10 2 смесители, первый 11 1 и второй 11 2 фильтры, первый 12 1 и второй 12 2 аналого-цифровые преобразователи, первый 13 1 и второй 13 2 запоминающие блоки, первый 17 и второй 18 квадраторы, последовательно соединенные гетеродин 14 и фазовращатель 15, а также блок 16 умножителей и блок 19 сумматоров. При измерении сигнал с выхода генератора 4 шума или генератора 7 сигналов подается на измеряемый приемник 5, с выхода которого сигнал через усилитель 6 подается на две цепочки 8, 9, в которых анализируются фазовые соотношения. Вычисление коэффициента шума производится вычислительным блоком 20, который синхронизируется блоком 2 управления, состоящим из счетчика 21 и триггера 22, выходной сигнал которого через модулятор 3 управляет генератором 4 шума. К входу счетчика 21 подключен генератор 1 импульсов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 01 R 29/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4460844/24-21 (22) 18.07.88 (46) 30.09.90. Вюл. 11 36 (72) С.А.Михно, С.А.Кривенко, В.А.Макиенко и А.А.Филенко (53) 621.317.75 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 824068, кл. G 01 R 19/10, 1981 °

Измеритель коэффициента шума Х5, Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЦИ.400.248 ТО, 3IHCT 23. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА (57) Изобретение может быть исполь" зовано при контроле и диагностике технического состояния радиотехнических систем. Цель изобретенияповышение точности измерения коэффициента шума — достигается путем устранения влияния нелинейности и нестабильности амплитудных характеристик приемника и усилителя путем перехода от амплитудных измерений к фазовым. Для этого в измеритель

Изобретение относится к радиотех.нике и может быть использовано при контроле и диагностике технического состояния радиотехнических систем.

Целью изобретения является повышение точности измерения коэффициента шума за счет устранения влияния нелинейности и нестабильности амплитудных характеристик приемника и усилителя путем перехода от амплитудных- изменений к фазовым.

BU 1596285 А 1

2 введены первый 10 и второй 10 смесители, первый 11 и второй 11 фильтры, первый 124 и второй 12 аналого-цифровые преобразователи, первый

13 и второй 13 запоминающие блоки, первый !7 и второй 18 квадраторы, последовательно соединенные гетеродин !4 и фазовращатель 15, а также блок 16 умножителей и блок 19 сумматоров. При измерении сигнал с выхода генератора 4 шума или генератора 7 сигналов подается на измеряемый при емник 5, с выхода которого сигнал через усилитель 6 подает=я на .::ве цепочки 8,9, в которых анализнруютс i фазовые соотношения. Вычисление коэффициента шума производится вычислительным блоком 20, который синхронизнруется блоком 2 управления, состоящим из счетчика 21 и триггера 22,выходной сигнал которого через модулятор 3 управляет генератором 4 шума, К входу счетчика 21 подключен генератор 1 импульсов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Информативным параметром при работе устройства является фаза сигнала, выражаемая отношением отсчетов

U = АсозЯАс, U> = Asing5i.., устройство позволяет измерять реальный коэффициент шума в рабочем режиме приемного устройства, т.е. при работе с сигналом определенного уровня, в том числе возможна оценка шумовых параметров в процессе работы устройства при приеме полезных (инЖормаци1596285 онных) сигналов, т.е, возможна реализация постоянного оперативного анализа технического состояния приемного устройства в процессе его работы.Устройство позволяет также контролировать достоверность результатов измерения и его работоспособность.

На фиг.1 представлена функциональная схема измерителя коэффициента шума; на фиг.2 — функциональная схема блока умножителей; на фиг.3 - схема блока сумматоров; на фиг. 4— схема вычислительного устройства.

Измеритель коэффициента шума 15

:(фиг.1) содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, блок 2 управления, модулятор З,генератор 4 шума, измеряемый приемник 5, усилитель 6, а также генератор 7 сиг- 20 нала, выход которого соединен с входом измеряемого приемника 5, две идентичные цепочки 8,9, содержащие последовательно соединенные смеситель !

10,1 (! Og),фильтр 11 g (11 ), аналого- 25 цифровой преобразователь 12 (12 ) и запоминающий блок 13 (13 ), вхоДы смесителей соединены с выходом усилителя 6, последовательно соединенные гетеродин 14 и фазовращатель на 90 3р (9

15, выходы которых соединены соответ ственно с опорными входами первого

10< и второго 10 смесителей. Устройство содержит блок 16 умножителей, входы которого соединены .с выходами преобразователей 12, 12< и запоминающих блоков 13, 13, два идентичных квадратора 17, 18, входы которых соединены с выходами преобразова телей 12 <, 12, а также последователь-4<> но соединенные блок 19 сумматоров и вычислительный блок 20, входы блока

19 сумматоров соединены с соответствующими выходами блока 16 умножителей и блоков 17,18. 45

Блок управления содержит последовательно соединенные делитель (счетчик)

21 импульсов и триггер 22. Выход делителя 21 импульсов является вторым выходом блока 2 управления и соединен с синхровходом вычислительного блока 20.

Блок 16 умножителей (Фиг.2) содержит четыре идентичных умножителя

23 1 — 234., входы которых являются соответствующими входами блока 16 умножителей, Блок 19 сумматоров (фиг.3) содержит три идентичных цепочки, содержащие последовательно соединенные сумматор 24 и накапливающий сумматор 25, входы сумматоров 24 — 24 являются входами блока 19 сумматоров, а выходы накапливающих сумматоров 25

25 g — выходами блока 19 сумматоров, Вычислительный блок 20 содержит последовательно соединенные блок 26 вычисления модуля комплексного числа, сумматор 27, запоминающий блок 28, второй сумматор 29, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 27, делитель 30, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока 28, а также умножитель 31, выход которого является выходом вычислительного блока 20, второй запоминающий блок 32,выход которого соединен с входом умножи" теля 31, а вход является установочным входом измерителя коэффициента шума, последовательно соединенные ! делитель 33 н блок 34 вычисления арк" тангенса. Вход "Запись" первого запоминающего блока 28 соединен с выходом триггера 22, синхровходы блоков

26 вычисления модуля, 34 арктангенса и первого сумматора 27 являются синхровходом вычислительного блока

20 и соединены с выходом делителя

21 импульсов. Выход генератора 1 импульсов соединен с тактовыми входами всех блоков цифровой обработки информации.

Обнуляющие входы накапливающих сумматоров 25 соединены с выходом делителя 21 импульсов.

Измеритель коэффициента шума работает следующим образом, Генератор 1 импульсов генерирует последовательность тактовых импульсов с частотой ст, которая делится

N в N=2 раз делителем 21 импульсов.

Формируемые при этом импульсы обнуляют накапливающие сумматоры 25 и изменяют состояние триггера 22. Рассмотрим работу устройства при состоянии триггера 22, равном "0". При этом генератор 4 шума выключен. На вход измеряемого приемника 5 поступает синусоидальный сигнал с генератора 7 сигнала. На выходе усилителя 6 наблюдается аддитивная смесь сигнала и шума измеряемого приемника 5.Данный сигнал поступает на входы смесителей

10, на опорные входы которых поступает сигнал гетеродина 14: на первый смеситель 10 непосредственно, на второй — с фазовым сдвигом в 90о. В результате на выходах фильтров 11 наблюдаются сигналы:

U (г.) = Асов(Уп + Ц1) " по(") в

J ц () ** Asin(63„z +p) + пб(й).

Вычитание реализуется сумматором в результате сложения в дополнительном (инверсном) коде. В накапливаю5 щих сумматорах 25 в течение интервала наблюдения Формируются значения:

) 2 2

S = — — У =А +26 и

Данные сигналы промежуточной частоты преобразуются в цифровую форму посредством аналого-цифровых преобразователей 12, управляемых генератором 1 импульсов: . - .(,) = ъ() 1/ т °

Uc, Пс;, в Пс Q,, ю Uc;,П ; в

5; 1 51

Одновременно с этим, отсчеты с выходов аналого-цифровых преобразователей 12 1, 1-2 g поступают на входы квадраторов 17, 18, на выходах которых формируются:

2 2

Uc 1051 !

Данные значения отсчетов поступают на входы блока 19 сумматоров,при этом на выходах сумматоров 24 Формируются значения: с с1 с j-1 51 91-1

С1

А cosQ„ht +, U n +

2 к, + пс пс;, + пэ пв,,, 5; — 11з1 с, - Пс, .з, -1

= А в1ПЯ„ht +QU и +

К

+ Пб Ilc -1 llc П5 - i

2 2 с1 U5

5 -

+ñ +

Е 2

Эти цифровые отсчеты запоминаются в блоках 13 < 13, при этом реализуется задержка цифровой информации на один такт. Таким образом, в . то время, когда на выходе аналогоцифровых преобразователей 12<, 12 наблюдаются отсчеты Пс, Пб, на Выходах блоков 13,131 наблюдаются отсчеты Up;, Ug, Данные значения отсчетов поступают на входы блока 16 умножителей, на выходах которого формируются попарные произведения:

10 S - — — QU - a сов л1t,tâ с

1 — 2

= — -- U = А в1.ПО 5t.

g 5< ! РЗ

Деление на M=2 реализуется соо1 . ветствующим сдвигом двоичных чисел, например соответствующей коммутациеф входных шин, 25 — дисперсия (мощность) шума.

2О При поступлении очередного управляющего импульса с делителя 21 проис ходит пересылка значений с выходов накапливающих сумматоров 25 в вычис"

1 лительный блок 20 и обнуление накап25 ливающих сумматоров 25 для следующего цикла измерения, при этом триггер, 22 устанавливается в состояние "1".

Вычислительный блок 20 (фиг.4)

: работает следующим образом. Блок 26 ! вь .числения модуля реализует вычисле ние модуля комплексного числа:

2 2

/82 ASS/ 482 + ВР = А

Сумматор 27 реализует спорацию

35 .вычитания (сложен-1я в дополнительном коде) чисел:

S,- /S,+ jS,/=2G.

В это время триггер 22 уже уста40 новлен в состояние "1". Данный сигнал поступает на вход ПЗаписьп блока

28, разрешая запись значения 26 в блоке 28, Этим же сигналом блокируется работа последующих вычислительных

45 блоков.

При установке триггера 22 в состояние "1" происходит включение генератора 4 шума, обработка сигналов повторяется аналогично вьш1еописанно50 му до поступления следующего управляющего импульса с делителя 21 импульсов.При этом на выходе сумматора 27 вычислительного блока 20, как и ранее, формируется оценка дисперсии, 55 имеющая при этом вид:

252 = 2(+ 26г р" 2 где 2 — мощность шума измеряемого приемника 5;

1596285 в

2 G — мощность шума генератора

4 шума.

Данное значение поступает на вход нторого сумматора 29, на второй вход которого поступает вычисленное на а предыдущем шаге значение 2(7. В результате суммирования в дополнительном коде формируется разность 2 6

7.

2g, поступающая на вход блока 30 вселения, на второй вход которого

2 поступает 2 э с выхода первого запоминающего олока 28. На выходе блока 30 деления формируется результат деления 6. /(Q — (72), KGTopbIH в умножителе 31 умножается на величину, I которая записывается во второй запоминающийй блок 32 до проведения измерения (anna; 1турная константа), в результате чего формируется сцен" ка коэффициента шума измеряемого приемнчка 5. - 2

2 Tr - To

К Г к и с -a „ Y

Т + Т(р

Т г"е Т> — стандартная температура;

Т, и Трр — шумоная температура соответственно генератора 4 шума и измеряемого приемника 5. Использованы следующие соотношения: t (Ко(î + Тд ) в

252 = Ко(Тг + Тп ), где К - — константа, определяемая рядом характеристик, в частности мощностью сигнала, полосой пропускання и т.д.

Таким образом, устройство позволяет измерять коэффициент шума приемного стройства за два цикла работы: с включенным и выключенным стандартным генератором шума.

Последовательно соединенные делитель 33 и блок 34 вычисленья арктан" генса выислительногG блока 20 d)op мирует значение контрольного параметра:

P = ансар ---- = M 6

Sz 3 (аде — Mr

< r

Данный параметр определяется част тами сигнала (., етерояина Ы,5

10!

45

50 и генератора тактоньм импульсов Я

Контроль достоверности результатон измерения и работоспособное ги измери теля производится оператором путем сравнения измеренного значения параметра Р с расчетным значением при известных частотах 4) Яг и Ят

При (Р„-Р„) ). f принимается решение о ненадежности оценки, Формула и зо бре тения

1, Измеритель коэффициента шума, содержащий последонательно соединенные генератор импульсов, блок управления, модулятор, генератор шума, клеммы для подключения измеряемого

,приемника и усилитель, а также нычис ,лительный блок, вход синхронизации которого соединен с вторым выходом блока управления, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения коэффициента шума, нведены генератор сигналов, две идентичные цепочки, содержащие последовательно соединенные смеситель, фильтр, аналого-цифровой преобразователь и запоминающий блок, последовательно соединенные гетеродин и фаэовращатель на 90, блок умножителей, два квадратора, блок сумматоров, входы которого соединены с выходами блока умножителей и квадраторов, а выходы — с входами вычисли" тельного блока, при этом выход генератора сигналов подключен к клеммам для подключения измеряемого приемника, сигнальные входы первого и второго смесителей подключен к выходу усилителя, а опорные — к выходу фазовращателя и гетеродина соответственно, соответствующие входы блока умножителей подключены к выходам запоминающих блоков и аналого-цифроньм преобразователей, причем выходы аналогоцифровых преобразонателей подключены к входам кнадраторов.

2. Измерител коэч(фициента по и.1, отличающийся тем, что вычислительный блок содержит последовательно соединенные бпок вычисления модуля, сумматор, запоминающий блок, второй сумматор, делитель, умножитель и второй запоминающий блок, вход второго сумматора соединен с выходом .первого сумматора.

3. Измеритель коэффициента по п.2, отличающийся тем, что, с целью контроля достоверности н ме1596285 рительной информации, вычислительный блок содержит последовательно соеди10 ненные делитель и блок вычисления арктангенса.!

596285:

Составитель Н.Михалев

Редактор М.Бандура Техред М.Моргентал Корректор M,Äåì÷èê

Заказ 4!62 Тираж 559 Подписное

ВНИИ!!И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

11рочзводстзснно-издательский к .мбинаi "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101