Спосіб визначення еквівалентної шумової температури входу підсилювача

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности при одновременном повышении точности измерения шумовой температуры СВЧ-усилителей. Для этого измеряют в заданной полосе пропускания уровни Pi, Рг и Ро мощности шумового сигнала на выходе согласованного по входу измеряемого усилителя, на выходе опорного источника шумового сигнала с шумовой температурой Т и на еыходе согласованной нагрузки при температуре окружающей среды То соответственно и определяют отношение у разности уровней Pi и Ро к разности уровней Рг и Ро. Затем определяют шумовую температуру Т ш усилителя из выражения Т ш — Kv -То+ -^-, К, где а\ , а% - вносимое затухание Ку тракта от выхода измеряемого усилителя и опорного источника шумового сигнала соответственно до входа измерителя мощности шумового сигнала wa частоте измерения Т ш , отн.ед; Ку - коэффициент усиления измеряемого усилителя на частоте измерения Тш, отн.ед. 1 ил. Изобретение касается электроизмерений, в частности радиоизмерений на СВЧ, и может быть использовано для измерения шумовой температуры СВЧ-усилителей с преобразованием частоты в диапазоне входных частот более 78,33 ГГц. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ измерения эквивалентной шумовой температуры входа усилителя, который осуществляется следующим образом. Измеряют в заданной полосе пропускания уровни Рі.Рг.Ро мощности шумового сигнала на выходе согласованного по входу и аттестованного по эквивалентной шумо вой температуре входа Т ш а опорного усилителя, на выходе упомянутого опорного усилителя, на вход которого подают шумовой сигнал с выхода согласованного по входу измеряемого усилителя, и на выходе нагрузки, согласованной при температуре окружающей среды То, соответственно. Определяют шумовую температуру Тш измеряемого усилителя из выражения Ку ( Р2 - Ро ) То Н" Тща ) ~~ То "і" То (1) где а- вносимое затухание тракта от выхода измеряемого усилителя до входа опорно 3 Г 92 Л к! О ел 1708065 го усилителя на частоте измерения Т ш , На чертеже представлена структурная отн.ед.; схема устройства для реализации предлагаКу - коэффициент усиления измеряемоемого способа. го усилителя на частоте измерения Т ш , Устройство содержит измеряемый усиотн.ед. 5 литель 1, измеритель мощности шумового Однако этот способ обладает огранисигнала 2. ограничительный аттенюатор 3, ченными функциональными возможностяисточник питания 4 измеряемого усилителя, ми, так как обеспечивает измерение согласованную нагрузку 5, которая подклюшумовой температуры усилителей СВЧ с чена к входу измеряемого усилителя, и опорпреобразованием частоты только при нали- 10 ный источник шумового сигнала 6 с чии дополнительного опорного усилителя в шумовой температурой Т. Вход измерителя диапазоне выходных частот измеряемого мощности шумового сигнала периодически усилителя, а также не обеспечивает высокой подключен или к выходу измеряемого уситочности измерения шумовой температуры лителя через ограничительный аттенюатор указанных СВЧ-усилителей при малом (ме- 15 3, или к выходу опорного источника шумовонее 30 дБ) коэффициенте усиления последго сигнала. них. Сущность способа заключается в следу, Целью изобретения является расширеющем. ние функциональных возможностей при одИзмеренный а заданной полосе пропуновременном повышении точности 20 екания A f уровень Pi мощности шумового измерения за счет использования опорного сигнала на в1 -ходе согласованного по входу генератора шума в диапазоне выходных чаи аттестованного по коэффициенту усилестот измеряемого усилителя, шумовой темния Ку измеряемого усилителя равен пературой на выходе которого можно варьировать в широких пределах, втом чис- 25 ) То кг + Т о + Т ] х ле и в сторону уменьшения ниже, темпераPi a\ туры окружающей среды. хК Т р • A f , Вт (3) Предлагаемый способ измерения эквивалент ной шумовой температуры входа усигде К~1,38-10'аз Вт/град.Гц - постоянная лителя основан, как и способ-прототип, на 30 Больцмана; измерении в заданной полосе пропускания Ттр.Ктр.А f - эквивалентная шумовая уровня мощности шумового сигнала Ро на температура входа, коэффициент усиления выходе согласованной нагрузки при темпеи полоса пропускания измерителя мощноратуре окружающей среды То. сти шумового сигнала на частоте измерения 35 Т\ц, К, отн.ед. и Гц соответственно; Поставленная цель достигается тем, что а\ - вносимое затухание тракта от выизмеряют в заданной полосе пропускания хода измеряемого усилителя до входа измеуровень мощности шумового сигнала Ріна рителя мощности шумопого сигнала на выходе согласованного по входу измеряечастоте измерения Тш, отн.ед. мого усилителя и уровень мощности шумо- 4" Измеренный в заданной полосе пропувого сигнала Рг нэ выходе опорного скания A f уровень Рг мощности шумового источника шумового сигнала с шумовой сигнала на выходе опорного источника шутемпературой Т. При этом определяют отномового сигнала с шумовой температурой Т шение у разности уровней Pi и Ро к разноравен сти уровней Рг и Ро. После этого 45 , т -Т определяют шумовую температуру Т ш измеР2 = К ( — — 2 - + То + Tip ) КТр • Af, Вт, ряемого усилителя из выражения • где G2 - вносимое затухание тракта от выхо(2) 50 да опорного источника шумового сигнала до ($1 ' Ку входа измерителя мощности шумового сигнала, отн.ед. где a i , Q 5 - вносимое затухание тракта от Измеренный в заданной полосе пропувыхода измеряемого усилителя и опорного скания Д f уровень Ро мощности шумового источника шумового сигнала соответственсигнала на выходе согласованней нагрузки но до входа измерителя мощности шумовопри температуре окоужающей среды Т о раго сигнала на частоте измерения Тш, отн.ед.; вен Ку - коэффициент усиления измеряемого усилителя на частоте измерения Т ш , Ро=КСТо+Тїр)-Ктр-Д f, Вт (5) отн.ед. (Т-То)-То+-р 2 -.К 1708065 При этом отношение у разности уровней мощности Рі-Ро к разности уровней мощности Рг-Ро равно б Предложенный способ целесообразно использовать для прецизионного измерения эквивалентной шумовой температуры входа СВЧ-усилителей с преобразованием частоты в рабочем диапазоне входных часPi Po _, [(То 4-Тш)Ку - Т о ] -О2 тот более 78,33 ГГц, а выходных - менее Ро аі(Т~Т0) 2 78,33 ГГц, что исключает необходимость отн.ед. . (6) разработки и изготовления в диапазонах чаОтсюда, путем простого преобразовастот более 78,33 ГГц прецизионных источния, получают выражение (2) для определения Т ш . 10 ников шумового сигнала с шумовой температурой Т ниже или выше То, сложных Предложенный способ измерения шув изготовление и дорогостоящих. мовой температуры усилителя предусматривает выполнение в определенной Формула изобретения последовательности следующих взаимосвязанных действий. 15 Способ определения эквивалентной - измеряют в заданной полосе пропушумовой температуры входа усилигеля пускания в диапазоне выходных частот изметем измерения в заданной полосе пропускаряемого усилителя 1 уровень Pi мощности ния уровня мощности шумового сигнала Ро шумового сигнала на выходе согласованнона выходе согласованной нагрузки при темго по входу и аттестованного по коэффици- 20 пературе окружающей среды То, о т л и ч аенту усиления Ку измеряемого усилителя 1 і о щ и й с я тем, что, с целью расширения (измерителем 2 мощности шумового сигфункциональных возможности при однонала с установленной входной полосой временном повышении точности измерепропускания A f через постоянный ограничительный аттенюатор 3, для чего источ- 25 ния, измеряют в заданной полосе пропускания уровень мощности шумового ник питания А усилителя 1 включен, а его сигнала Рі на выходе согласованного по вход подключен к выходу согласованной навходу измеряемого усилителя и уровень грузки 5); мощности шумового сигнала Рг на выходе - измеряют в заданной полосе пропускания A f уровень Рг мощности шумового 30 опорного источника шумового сигнала с шумовой температурой Т, при этом определясигнала на выходе опорного источника шуют отношение у разности уровней Pi и Р о к мового сигнала 6; разности уровней Рг и Ро мощности шумо- измеряют в заданной полосе пропувого сигнала, после чего определяют шумоскания Д f уровень Ро мощности шумового вую температуру Тш измеряемого усилителя сигнала на выходе согласованной нагрузки 35 из выражения при температуре окружающей среды Т о (источник питания А измеряемого усилителя 1 выключен, при этом ограничительный аттеТ0)-Т нюатор 3 в выключенном состоянии усилителя 1 служит согласованной нагрузкой дня 40 где G\ ,