Спосіб визначення еквівалентної шумової температури входу підсилювача

Изобретение относится к области радиоизмерений на СВЧ и может быть использовано для измерения шумовой температуры СВЧ усилителей, в частности сверхширокополосных и в диапазонах частот, не обеспеченных опорными источниками шумового сигнала. Наиболее близкий к заявляемому по своей технической сущности и совокупности признаков способ предусматривает выполнение в определенной последовательности следующи х взаимосвязанных действий: - измеряют в заданной полосе пропускания уровень P1 мощности шумового сигнала на выходе измеряемого усилителя, согласованного по входу; - измеряют в упомянутой заданной полосе пропускания уровень Р2 мощности шумового сигнала на выходе измеряемого усилителя, на вход которого подают шумовой сигнал с выхода опорного усилителя, согласованного по входу и аттестованного по эквивалентной шумовой температуре входа Та и коэффициенту усиления Куа,' - определяют отношение Μ уровней мощности шумового сигнала на выходе измеряемого усилителя из выражения: - определяют шумовую температуру Тш измеряемого усилителя из выражения: В выражениях (1) и (2) приняты следующие условные обозначения: a, β - вносимое затухание тракта от выхода опорного до входа измеряемого усилителя и от выхода последнего до входа измерителя мощности шумового сигнала соответственно, отн.ед.; Ку - коэффициент усиления измеряемого усилителя, отн.ед.; Тu - эквивалентная шумовая температура входа измерителя мощности шумового сигнала, К; То - температура окружающей среды, К. Способ двух отсчетов может быть использован для измерения шумовой температуры даже сверхширокополосных СВЧ усилителей как без, так и с преобразованием частоты, например в диапазоне 0,518 ГГц, так как при наличии широкополосных измерителей мощности шумового сигнала (С4 - 60 и др.) в качестве аттестованного опорного усилителя может быть использован один из серии измеряемых усилителей. При этом проаттестовать его можно от ряда узкополосных низкотемпературных (Т < То) или высокотемпературных (Т 200 членом То/Ку можно пренебречь. Заявленный способ проще в реализации способа двух отсчетов, так как в нем исключена необходимость измерения и учета в формуле измерения Тш коэффициента усиления Куа опорного усилителя, а также, по сравнению со способом-прототипом, в формуле измерения отсутствует член что исключает необходимость использования дополнительных измерительных установок для измерения Куа, К у, Т и и учета этих параметров в формуле измерения Тш· Обоснование заявленного способа заключается в следующем. Измеренный в заданной полосе пропускания Δf уровень P1 мощности шумового сигнала на выходе измеряемого усилителя, согласованного по входу, равен: где К = 1,38 x 10-23 Вт/град.Гц - постоянная Больцмана; Куи , Δf - коэффициент усиления и полоса пропускания измерителя мощности шумового сигнала, отн.ед. и Гц соответственно. Измеренный в упомянутой заданной полосе пропускания уровень Р2 мощности шумового сигнала на выходе измеряемого усилителя при подаче на его вход шумового сигнала с выхода опорного усилителя, согласованного по входу и аттестованного по эквивалентной шумовой температуре входа Т а, равен; где Куа - коэффициент усиления опорного усилителя, отн.ед. Измеренный в упомянутой заданной полосе пропускания уровень Р3 мощности шумового сигнала на выходе упомянутого опорного усилителя, согласованного по входу, равен Измеренный в упомянутой заданной полосе пропускания уровень Р4 мощности шумового сигнала на выходе упомянутого опорного усилителя при подаче на его вход шумового сигнала с выхода измеряемого усилителя, согласованного по входу, равен: Используя зависимости (4)-(7), определяют отношение Μ из следующего выражения: Из выражения (8), путем простых преобразований, получаем формулу для определения Тш которая при выборе опорного усилителя с Куа ≥ 23 дБ (200) преобразуется к виду (3). На чертеже приведен один из возможных вариантов устройства для осуществления заявленного способа. Предложенный способ измерения эквивалентной шумовой температуры входа усилителя предусматривает выполнение в определенной последовательности следующи х взаимосвязанных действий: - измеряют в заданной полосе пропускания уровень Р1 мощности шумового сигнала на выходе измеряемого усилителя 1, согласованного по входу (по измерителю мощности шумового сигнала 2, настроенного на полосу пропускания Δf, при этом СВЧ переключатели 3 и б устанавливают в положение І, в котором выход измеряемого усилителя 1 подключен ко входу измерителя 2, а выход опорного усилителя 4 - к ограничительному аттенюатору 5, вход измеряемого усилителя 1 подключен к выходу нагрузки согласованной (НС) 7, а вход опорного усилителя 4 - к ограничительному аттенюатору 5); - измеряют в упомянутой заданной полосе пропускания уровень Р2 мощности шумового сигнала на выходе измеряемого усилителя 1, на вход которого подают шумовой сигнал с выхода опорного усилителя 4, согласованного по входу аттестованного по эквивалентной шумовой температуре входа Та (через ограничительный аттенюатор 5, при это М СВЧ переключатель 3 остается в установленном положении I, а СВЧ переключатель 6 устанавливают в положение II, в котором вход опорного усилителя 4 подключен к выходу НС 7, а вход измеряемого усилителя 1 подключен к ограничительному аттенюатору 5); - измеряют в упомянутой заданной полосе пропускания уровень Р3 мощности шумового сигнала на выходе опорного усилителя 4, согласованного по входу (при этом СВЧ переключатель 6 остается в установленном положении II, а СВЧ переключатель 3 также устанавливают в положение II, в котором к измерителю 2 подключен выход опорного усилителя 4, а выход измеряемого усилителя 1 подключен к ограничительному аттенюатору 5); - измеряют в упомянутой заданной полосе пропускания уровень Р4 мощности шумового сигнала на выходе опорного усилителя 4, на вход которого подают шумовой сигнал с выхода измеряемого усилителя, согласованного по входу (через ограничительный аттенюатор 5, при этом СВЧ переключатель 3 остается в установленном положении II, а СВЧ переключатель б устанавливают в положение I); - определяют отношение Μ из выражения (8); - определяют шумовую температуру измеряемого усилителя 1 из выражения (3). При этом отпадает необходимость в разработке и изготовлении целого ряда очень сложных и дорогостоящих широкополосных опорных генераторов шума, а также изготовления большого количества целого ряда обычных узкополосных рабочих генераторов шума (достаточно иметь небольшое количество эталонных генераторов шума для аттестации опорных СВЧ усилителей).