Устройство для измерения коэффициента шума четырехполюсника

(21 (22 (46 (72 (53 (56 вке Ме ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ Н АВТОРСИОМУ СВ) 1, Жетерйч Н.М. Генераторы шума.Госэнергонздат, 19 б 1, с, 173-178.2, Авторское свидетельство СССР В 310201,.кл. О 01 В 29/26 1969 (нрототин).(54)(57), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭффИЦИЕН1 Е 1 ЦРЕПОЯ(0 СНИК содержашее эталонный источник шума, усилитель, выходом соединенный с вхо" дом квадратичного вольтметра, и переключатель, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены аттенюатор, два конденсатора, второй переключатель и генератОр шума, а эталонный источник шума выполнен в виде двух ЯО 1033991 А последовательно соединенных резисто ров, при этом вход усилителя соединен с одним иэ выводов резистора и с выводом первого конденсатора, вто" рой вывод которого подключен к подвижному контакту первого переключателя, первый неподвижный контакт кото" рого соединен с корпусоМ устройства, второй неподвижный контакт - с первым неподвижным контактом второго переключателя и с точкой вывода резисторов, второй вывод второго резистора-иэ которых соединен с корпусомустройства, а третий неподвижный контакт - с первой входной клеммой устройства, вторая входная клемма которого через аттенюатор соединена с у, вторым неподвижным контактом второго ) перекнючатенк, нодвкккыа контакт кото": Я рого через второй конденсатор соедин нен с выходом генератора шума.Изобретение относится к радиоизме"рительной технике и может быть исполь.зовано для измерения коэффициента шу"ма четырехполюсников.Известно устройство для йзмерениякоэффициента шума путем измерения отношения мощностей шумов на выходеиспытуемого прибора при включенном ивыключенном генераторв шума по методу удвоения мощности на выходе испы"туемого прибора с применением калиб-. Орованного ослабителя и индикатор 1.Недостатком данного устройстна является низкая точность измерений изза необходимости калибронки генератора шума по выходной мощности и, изза погрешности калибровки ослабителянепосредственно входящей в результатизмерения.Наиболее близким к предлагаемомуянляется устройство для измерення ко- Озффициента шума, содеркащее,эталонныйисточник шума усилитель квадратичный .вольтметр, переключатель и реактивный элемент, используемый в качестве входного сопротивления испыту" 25емого четырехполюсника 21.Усилитель с калибровочным резистором на входеподключается выходом кквадратичному вольтметру, По тепловым шумам сопротивления производитсякалибровка индикатора квадратичноговольтметра.Недостатком известного устройстваявляется ненысокая точностьизмерения так как собственные шумы усилителя соизмеримы с калибровочными шумами и шумами испытуемого прибора.Поэтому необходимо иметь возможнобольший сигнал с калибровочных шумовых резисторов, что обеспечинаетсяих большой величиной по номиналу при 4 Озаданной полосе частот и температуре,Однако калибровочные резисторы шунтируются входным сопротивлением усилителя, которое практически ограниченонеличиной его активной и реактивной 45составляющей. Использование на входе.испытуемого прибора подборочной емкости для компенсации реактивной сос",тавляющей сопротивления на частотеизмервния приводит к ненозможности 5 Оточного задания величины сопротивле,ния источника сигнала уже при сравни"тельно нешироких полосах частот ис"следуемого сигнала, что ограничиваетпРименение данного устройства весьма 55узкополосными измерениями, особеннои области низких фчастот.Цель изобретения - повышение точности измерений,Указанная цель достигается тем,60что в устройстно для измерения коэф"фициента шума четырехполюсника, Со"держащее эталонный источник шума,усилитель, выходом соединенный с входом квадратичного вольтметра, и перв",65ключатель, введены аттенюаторцва конденсатора, второй переключатель и генератор шума, а эталонный источник шума выполнен в виде двух последовательно соединенных резисторов, при этом вход усилителя соединен с одним из выводов резистора и с выводом первого конденсатора, второй вывод которого подключен к подвижному контакту первого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с корпусом устройства, второй неподвижный контакт - с первым неподвижным контактом второго переключателя и с точкой вывода резисторов, второй вывод второго резистора из которых соединен с корпусом устройства, а третий неподвижный контакт - с первой входной клеммой устройства вторая входная клемма которого через аттенюатор соединена с вторым неподнижным контактом второго переключателя, подвижный контакт которого че,рез второй конденсатор соединен с выходом генератора шума.На чертеже приведена блок-схеМа ,ус тройс тв а .Устрсйство содержит усилитель 1, квадратичный полосовой вольтметр 2, эталонный источник 3 шума, выполнейный в виде двух последовательно сов" диненных резисторов 4 и 5, первый переключатель 6, испытуемый четырехполюсник 7, генератор 8 шума, второй переключатель 9, аттенюатор 10 и вход" ные клеммы 11 и 12. Конденсаторы 13 и 14 предназначены для разделения цепей по постоянному току,Перед началом работы проводится калибровка устройства, цель которой- определение собственных шумов усилителя, проверка входного сопротивления усилителя и калибровка генератора шума. Сначала переключатели б и 9 ставятся в положение Ф и вход усилителя замыкается по переменному сигналу через емкость 13 на корпус, Квадратичный вольтметр измеряет собствен" ные шумы усилителя и шумы вольтметра. При этом собственные шумы усилителя и вольтметра могут быть скомпенсиро" ваны любым известным способом. Понто" му можно считать, что, н данном случае, квадратичный вольтметр установлен на нулевое значение. атем переключатель б переводится в положение ф подключая на нхсщ усилителя эталонный источник шума его среднее действующее значение определяется поФормуле 1. 3 ШЗ " дв 0+., средне ние"е наче сточ стив нтротра буде х,напряж О К шс( мт 5 лен чее сис ехп х,д К ,- эффициент уси ияс измеряемым тырлюсником,Затем переключатель 9 перевв положение В . При этом к выхнератора 8 подключен вход аттера 10, предназначенного для репо выходному сопротивлению генра сигнала В для измеряемого ЬХ дится ду ге" юатожимаратоеты-,б Т - абсолютная температура эталонного источника шума;(В+В) - суммарное значение сопротивлений последовательно соединенных резисторов 4 и 5 эта" лонного источника шумаДЮ - эффективная шумовая полоса.На вход усилителя поступает напряжение, определяемое коэффициентом деления, состоящего из входного сопротивления усилителя В:и внутреннего сопротивления эталонйого источника шума, равного В. +ВР Рех Вх0 -.(Я д хВХ 1 ШЭ 1 Й +Я 1+Р 2 Р +Ю+Р 2Вх ьх среднее эффективное значение напряжения эталонногоисточника шума, поступающена вход усилителявходное сопротивление усилятеля для шумового сигнала.тичный вольтметр в данноммерит величину, определяелой,где Р 1 - показание квадратичновольтметра;К . " коэфФициент усиленияЗатем переключатвль б перев1вположение В, При этом резисшунтирувтся емкостью 13, надряшумов эталонного шума определитолько шумами резистора 4в 34 КТД 11 .э 2- среднее эффективное напряжение шумового сигнала, создаваемого резистором 4 эталонного источника шумад - среднее эффективное значение напряжения шума резистора 4 эталонного источйика шума, поступающее на вход усилителя;показание квадратичного вольтметра. Отношение показаний квадратичного .вольтметра в случаях б и В будет иметь вид Величина И определяется только з ниями сопротивлений эталонного и ника шума В 1 и В 2 и входным сопр лением усилителя В Поэтому, ко лируя величину Б,можно контролировать значение входного сопротивления усилителя В по выбранным значенияМ В 1 и В 2 и в случае необходимости подстраивать его.Таким образом, учитывается влияние входного сопротивления усилителя при калибровке эталонного источника шума. Затем переводят переключатель 9 в положение Ь . Установив изменением вы" ходного напряжения генератора шума показания квадратичного вольтметра опять равным Р 1, получим сигнал на . входе усилителя равным 0.1 При этом калибруемый генератор оказывается откалиброванным, по тепловым шумам эталонного источника шума с уче" том его шунтирования входным сопротивлением усилителя. На этом калибровка Устройства заканчивается Процесс измерения коэффициента шума происходит следующим образом. Переключатель 6 ставится в, положение ъ, при этом эталонный .источник 3 шума совместно с входным сопротивлением усилителЪ представляет собойнагрузку для измеряемого четырехполюсника. Устанавливают режим четырехполюсника по постоянному току; Затем в положении М переключателя 9 производится отсчет показания Р 3 квадратичного вольтметра, которое определяется совместным действием тепловых шумов выходного сопротивления генератора сигнала В и собственныхшумов Ош измеряемого че-, тырехполюсникаПоказание вольтме т пропорциональноквадрату и ений:РЗ= 4 МТаУВс+ования, получим: оведя пре ЛЕЙ +О,Та й "+0 шс ТИР + 2 02 1-(4 КТУРС+ Ц 2 шсШ ктдюг +О к Коэф ,из с шум о о с швь 1 хР Р ш свых К Р /Рсвюх/ ш 8 коэффициент мощность си измеряемого мощность шуизмеряемого де Кп,Р нала на вход прибора; ма на входе прибора, Составитель Л,Мурановилипенко ТехредЖ.Кастелевич Корректор.О. Билак,едакто Заказ 5619/49 Тираж 710 ВНИИПИ Государственново комите по делам ,; изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушскаяписно а ССС ытийнаб. 5 Филиал ППП ффПатентф, г.ужгород, ул.Проектная рехполюсника 7 и ослаблению выходного сигнала калибруемого генератора 8 шума Пидо уровня О ,соответствующего тепловым шумам выходного сопротивления,генератора сигнала для измеряе" мого четырехполюсника. Величина В5 оговорена в документации на конкрет ный тип четырехполюсника. При этом коэффициент деления калиброванного аттенюатора 10 может быть определен в виде10 вх Ю+К 2твх. + 2,иаченне 11 принимается равным П 8 х,ф, что обеспечено в процессе ранее про веденной калибровки устройства. Та" ким образом, к напряжению тепловых шумов резистора .добавляется точно такая же величина, т.е. на входе четырехполюсника имеем генератор сигнала с выходным сопротивлением К , соз" дающий шумовой сигнал, эквивалентный тепловым шумам сопротивления величи,ной 2 ВсПоказания Р 4 квадратичного вольтметра будут иметь видфР 4= ИсТМ 2 й + 0 Кфициент а может. быть вычислен ледующег тношения Р - мощность сигнала на выхос. вых.де измеряемого прибора;Р.- мощность шума на выходещ. Ьыхизмеряемого прибора,В рассматриваемом случае мощностиСигнала Р И шума Рш на входе равны,им соответствует величинаФМТДЕЙ 1мощности сигнала на выходе Р,со"ответствует величина 41 Ырс 1 т-,гд"е К,-.коэффициент усиления измеряемого прйбора по мощности 1 мощность шума навыходе Рш вь, опРеДелЯетсЯ величинойНТдЮ +О ) К . Подставив Этн величины в формулу коэффициент шума,имеем: Из формулы видно, что Входящие в невеличины содержат значения РЗ и Р 4 квадратичного вольтметра. В результте непосредственный отсчет значениякоэффициента шума измеряемого четы"рехполюсника производится по двумзамерам РЗ и Р 4 квадратичного вольтметра, шкала которого отградуированав. соответствии с формулой Ка Р 4- РЗ 11 огрешность измерения коэффицие шума составляет 0,25 дБ,