Измеритель коэффициента шума

(21 (22 ство СССР 10, 1981та шума Х 5. тся Вычисли ый синхрониения, состояггера 22,выерез модулякоторого чт генератока 21 подв. 2 з.п. нои сиг 3 управля ходу счетчи 1 импульсром 4 шума,лючен генераф-лы, 4 ил,при раза сигна тсчето Асус реальныйрежиме и раборовня,шумовых устрой- ЖормациГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ С(46) 30,09.90, Бюл. В 36 (72) С.А.Михно, С.А.Кривенко, . В.А.Макиенко и А.А.Филенко (53) 621.317.75 (0888) (56) Авторское свидетель В 824068, кл, С 01 К 19/Измеритель коэффициен Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Ц 1(1.400.248 ТО,лист 23.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА (57) Изобретение может быть исполь зовано при контроле и диагностике технического состояния радиотехнических систем. Цель изобретения - повышение точности измерения коэфф циента шума - достигается путем устранения влияния нелинейности и нестабильности амплитудных характе ристик приемника и усилителя путем перехода от амплитудных измерений к фазовым. Для этого в измеритель Изобретение относится к радиотехнике 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. 2введены первый 10 и второй 10смесители, первый 11 и второй 11 фильтры, первый 124 и второй 12 аналого-цифровые преобразователи, первый 13 1 и второй 13 2 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, в ,ве цепочки 8,9, в которых анализируютс 1 фазовые соотношения. Вычисление коэйфнциента шума производ тельным блоком 20, кото знруется блоком 2 управ щим из счетчика 21 и тр Информативным параметром боте устройсыа является ф ла, выражаемая отношением о Б = АсозЯАсЦ- = Аз 1 пя 3 1 ф Ьв ройство позволяет измерять коэффициент шума в рабочем приемного устройства, т.е. те с сигналом определенного в том числе возможна оценка параметров в процессе работ ства при приеме полезных (ионных) сигналов, т.е, возможна реализация постоянного оперативного анализа технического состояния приемногоустройства в процессе его работы.Устройство позволяет также контролировать достоверность результатов измерения и его работоспособность.На фиг. представлена функциональная схема измерителя коэффициенташума; на Фиг.2 - функциональная схема блока умножителей; на фиг.З - схема блока сумматоров; на фиг. 4 -схема вычислительного устройства.Измеритель коэФфициента шума 15(фиг.1) содержит последовательносоединенные генератор 1 импульсов,блок 2 управления, модулятор З,генератор 4 шума измеряемый приемник 5,усилитель 6, а также генератор 7 сигнала, выход которого соединен с входом измеряемого приемника 5, двеидентичные цепочки 8,9, содержащиепоследовательно соединенные смеситель10 ( 0),фильтр 11(11), аналого" 25цифровой преобразователь 12(12) изапоминающий блок 13(13), входысмесителей соединены с выходом усилителя 6, последовательно соединенныегетеродин 14 и Фазовращатель на 90 ЗО15, выходы которых соединены соответственно с опорными входами первого10 и второго 10 смесителей. Устройство содержит блок 16 умножителей, входы которого соединены .с выходами преобразователей 12, 12 и запоминающих блоков 13, 1 З, два идентичных квадратора 17, 18, входы которых соединены с выходами преобразователей 12 , 12, а также последователь но соединенные блок 19 сумматоров ивычислительный блок 20, входы блока19 сумматоров соединены с соответствующими выходами блока 16 умножителейи блоков 17,18. 45Блок управления содержит последовательно соединенные делитель (счетчик)21 импульсов и триггер 22. Выход делителя 21 импульсов является вторымвыходом блока 2 управления и соединенс синхровходом вычислительного блока 20.Блок 16 умножителей (шиг.2) содержит четыре идентичных умножителя23 ф входы которых являются 55соответствующими входами блока 16 умножителей,Блок 19 сумматоров (фиг.З) содержит три идентичных цепочки, содержащие последовательно соединенные сумматор 24 и накапливающий сумматор 25,входы сумматоров 24 - 24являютсявходами блока 19 сумматоров, а выходы накапливающих сумматоров 2525- выходами блока 19 сумматоров,Вычислительный блок 20 содержитпоследовательно соединенные блок 26вычисления модуля комплексного числа,сумматор 27, запоминающий блок 28,второй сумматор 29, второй вход которого соединен с выходом первогосумматора 27, делитель 30, второйвход которого соединен с выходом запоминающего блока 28, а также умножитель 31, выход которого являетсявыходом вычислительного блока 20,второй запоминающий блок 32,выходкоторого соединен с входом умножи"теля 31, а вход является установочным входом измерителя коэффициенташума, последовательно соединенныеделитель 33 н блок 34 вычисления арк"тангенса. Вход "Запись" первого запоминающего блока 28 соединен с выходом триггера 22, синхровходы блоков26 вычисления модуля, 34 арктангенса и первого сумматора 27 являютсясинхровходом вычислительного блока20 и соединены с выходом делителя21 импульсов. Выход генератора 1 импульсов соединен с тактовыми входами всех блоков цифровой обработкиинформации.Обнуляющие входы накапливающих сумматоров 25 соединены с выходом делителя 21 импульсов,Измеритель коэффициента шума работает следующим образом,Генератор 1 импульсов генерируетпоследовательность тактовь 1 х импульсов с частотой Гт, которая делитсяйв И=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 "О", Приэтом генератор 4 шума выключен. Навход измеряемого приемника 5 поступает синусоидальный сигнал с генератора 7 сигнала. На выходе усилителя 6наблюдается аддитивная смесь сигналаи шума измеряемого приемника 5.Данныйсигнал поступает на входы смесителей1 О, на опорные входы которых поступает сигнал гетеродина 14: на первыйсмеситель 10 непосредственно, навторой - с фазовым сдвигом в 90 о. Врезультате на выходах фильтров 11наблюдаются сигналы:ц (г.) = Асов(631 +1 р)и (С);ц (С)Аз 1 п(Юк +Ч 1) + и (е). 1596285Вычитание реализуется сумматоромв результате сложения в дополнительном (инверсном) коде. В накапливающих сумматорах 25 в течение интервала наблюдения Формируются значения:1 г гЯ = --ц =А +26ц9Данные сигналы промежуточной частоты преобразуются в цифровую форму посредством аналого-циФровых преоб" разователей 12, управляемых генератором 1 импульсов:" цс(В,)1 ц = цй) в 1 т цС,цс;, цс,ццс; ц; 5; 1 51 Одновременно с этим, отсчеты с выходов аналого-циФровых преобразователей 12 1, 1.2поступают на входы квадраторов 17, 18, на выходах которых формируются;2цс ец1Данные значения отсчетов поступают на входы блока 19 сумматоров,приэтом на выходах сумматоров 24 Формируются значениямиц . : ц ц, + ц ц;,С 1А созЯ 6+ . цп+гк,Эти цифровые отсчеты запоминаются в блоках 13, 13, при этом реализуется задержка цифровой инФорма" ции на один такт. Таким образом, в . то время, когда на выходе аналогоцифровых преобразователей 121, 12 наблюдаютсЯ отсчеты Цс Цб 1, на выходах блоков 131,13 д наблюдаются отсчеты Ц;, , Ц, , Данные значения отсчетов поступают на входы блока 16 умножителей, на выходах которого формируются попарные произведения: 110 8,: - -ц = а созЦМ 11 1 - 2Я = - , ц = А з 1.пО 11.Я 5 б01Деление на И=2 реализуется соо 1. ветствующим сдвигом двоичных чисел,например соответствующей коммутацие 9входных шин, 25 - дисперсия (мощность) шумаПри поступлении очередного управляющего импульса с делителя 21 происходит пересылка значений с выходовнакапливающих сумматоров 25 в вычис"лительный блок 20 и обнуление накап" 25 ливающих сумматоров 25 для следующего цикла измерения, при этом триггер: работает следующим образом. Блок 26вь.числения модуля реализует вычисление модуля комплексного числа: г гИг+ 18 у/ =-Б, + 8, = АСумматор 27 реализует сперацию35 вычитания (сложен:"я в дополнительномкоде) чисел:28, - й,+38,/=2(.В это время триггер 22 уже уста 4 О новлен в состояние "1". Данный сигнал поступает на вход пЗаписьп блока28, разрешая запись значения 26 вблоке 28, Этим же сигналом блокируется работа последующих вычислительных45 блоков.При установке триггера 22 в состояние "1" происходит включение генератора 4 шума, обработка сигналовповторяется аналогично вьшеописанно 50 му до поступления следующего управляющего импульса с делителя 21 импульсов.При этом на выходе сумматора 27вычислительного блока 20, как и ранее, формируется оценка дисперсии,55 имеющая при этом вид:28 = 2(з + 26 г,/.щ 2где 2 - мощность шума измеряемого приемника 55 1 О 5 30 где К - константа, определяемая рядом характеристик, в частности мощностью сигнала, полосой пропускання и т,д.Таким образом, устройство позволяет измерять коэффициент шума приемного устройства за два цикла работы: с включенным и выключенным стандартным генератором шума.Последовательно соединенные делитель 33 и блок 34 вычисленья арктан" генса выислительногс блока 20 Формирует значение контрольного параметра: 45 Р = агсд= У Я к Я55 2 Я- мощность шума генератора4 шума,Данное значение поступает на входвторого сумматора 29, на второй входкоторого поступает вычисленное наапредыдущем шаге значение 26 . В результате суммирования в дополнительном коде формируется разность 2 6йг2(7, поступающая на вход блока 30вселения, на второй вход которого2поступает 2 о с выхода первого запоминающего олока 28. На выходе блока 30 деления формируется результатделения 0 /(Я - 5), который в умножителе 31 умножается на величину,1которая записывается во второй запоминающий блок 32 до проведенияизмерения (аппа; 1 турная константа),в результате чего формируется сцен"ка коэффициента шума измеряемогоприемнчка 5.г 22КИ С, - бТ,То + ТгрТ г"е Т - стандартная температура; Т, и Те в шумовая температура соответственно генератора 4шума и измеряемого приемника 5. Использованы следующие соотношения:1Данный параметр определяется част тами сигнала ( , гетерояина Я,20 25 40 50 и генератора тактовых импульсов ЯКонтроль достоверности результатовизмерения и работоспособное ги измерителя производится оператором путемсравнения измеренного значения параметра Р с расчетным значением приизвестных частотах Я, Яг и Ят11 ри (Рк-Р ) ).принимается решениео ненадежности оценки,Формула и зо бре тения1, Измеритель коэффициента шума, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, блок управления, модулятор, генератор шума, клеммы для подключения измеряемого ,приемника и усилитель, а также вычис ,лительный блок, вход синхронизации которого соединен с вторым выходомблока управления, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения коэффициента шума, введены генератор сигналов, две идентичные цепочки, содержащие последовательно соединенные смеси- тель, 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 йазовращателя и гетеродина соответственно, соответствующие входы блока умножителей подключены к выходам запоминающих блоков и аналого-цифровых преобразователей, причем выходы аналогоцифровых преобразователей подключены к входам квадраторов.2. Измерител коэффициента по и.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что вычислительный блок содержит последовательно соединенные бпок вычисления модуля, сумматор, запоминающий блок, втооой сумматор, делитель, умножитель и второй запоминающий блок, вход второго сумматора соединен с выходом .первого сумматора.3. Измеритель коэффициента по п,2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью контроля достоверности нме1596285 рительной информации, вычислительныйблок содержит последовательно соеди 10ненные делитель и блок вычисленияарктангенса./ениям и открытиям при ГКНТ СССРкая наб д. 4/5 го изобр