Спосіб визначення еквівалентної шумової температури входу підсилювача

УКРАЇНА (19) U А «ш 12959 (ІЗ) (5і)5 G 01 R 29/26 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖ АВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ЕКВІВАЛЕНТНОЇ ШУМОВОЇ ТЕМПЕРАТУРИ ВХОДУ ПІДСИЛЮВАЧА 1 (20)95320464,07.09.93 (2 1 )4 9 1 02 9 6 /SU ' ' /: ' ' " * (22)11.02.91 (24)28.02.97 (46)28.02.97. Бюл. № 1 , . . ; Г'.. (56) Авторское свидетельс тво СССР N: 1708065, кл. G 01 R 29/26. 22,09.91. (72) Очковський Ігор Іванович (73) Очковський Ігор Іванович (UA) (57) Способ определения эквивалентной шу мовой температу ры вх ода усилителя пу тем измерения в заданной полосе пропускания, соответс твенно, уровней Po.Pi и Рг мощно сти шумового сигнала на выходе измерителя мощности шумового сигнала, согласованно го по входу, на вых оде опорного ис точника шумового сигнала с шумовой температурой Т, выше или ниж е температуры окружающей среды То, и на выходе измеряемого усилите ля, с оглас ованного по вх оду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что изменяют у ровень Рг мощнос ти шумооого сигнала на вых оде из меряемого ус илителя д о д ос тижения зна чения Р2 = Рь если Pi > Ро. или значения Рг = Изобретение относ ится к облас ти радиоизмерений на СВЧ и может быть использован о д ля пр ец изи он ног о из мер ен ия шумовой температу ры СВЧ усилителей, в частнос ти с преобразованием час тоты в диапазоне входных час тот более 78,33 ГГц. Наиболее близкий по технической сущ нос ти и совокупнос ти признаков к заявляемому спос об измерения э квивалентной шумовой температуры вход а СВЧ усилителей с преобразованием час тоты в диапазоне входных час тот более 78, 33 ГГц, который = 2Ро -Pi, ес ли Р) Ро, или из выражения а -п т .. ' 1\у ЄСЛИ Pi го о о предусматривает выполнение в.опред еленной пос лед овательнос ти с ледующих взаимосвязанных д ейс твий: - измеряю т в заданной полосе пропуска ния уровень Ро мощности шумового сигнала на выход е измерителя мощнос ти шумового сигнала, согласованног о по входу; - измеряю т в у помяну той зад анной по лос е пропу с кания у ровень P i мощ нос ти шумового с игнала на зых од е опорного ис точника шумового сигнала (в диапазоне вы х од ных час тот измеряемого у с илителя) с О 12959 шумовой температурой Т на его выходе, выше или ниже температуры окружающей среды То; - измеряют в упомянутой заданной по лосе пропускания уровень Рг мощности шу мового сигнала на выходе измеряемого усилителя, согласованного по входу и атте стованного по коэффициенту усиления Ку ; - определяют отношение М разностей измеренных уровней мощности шумового 10 сигнала из выражения - определяют шумовую температуру измеряемого усилителя из выражения тш 15 а Ку„" -1)]} - То + + + (Го + Т4М (Л КуИ ' -1) (Л 20 I Ку которое при Д Куй"' Л Куй' в 1 приводится к виду: 25 g-M (2) -To) — T 30 . То „ То+ к/к где а, р - вносимое затухание тракта от выхода измеряемого усилителя и опорного источника шумового сигнала соответственно до входа измерителя мощности шумового сигнала, отн. ед.: А Куй1, А Куй" - линейность усиления измерителя мощности шумового сигнала при подаче на его вход шумовых сигналов с выхода опорного источника шумового сигнала и с выхода измеряемого усилителя соответственно по отношению к согласованному входу, отн. ед. Как видно из формулы измерения (2), способ требует для своего осуществления высоколинейных измерителей мощности шумового сигнала (А Куи" ~ А Куиф *= 1), которых, при больших значениях М (10 и более), практически не существует. В противном случае погрешность измерения может достигать больших значений. Так, например, при а =^ = 1, Ти*"700 К, Т = 80К,Тои300К,Ку» 100, М-200 значение линейности А Куи' и А Куи" может достигать более 5% Если даже А Куи' ~ 1,01 (1%), а А Куи" =0,95 (- 5%), то фактическое значение шумовой температуры, определенное из выражения (2), будет равно 150,3 К, Если же не 35 40 учитывать линейность усиления измерителя (А Куи' - А Куин - 1), то значение шумовой температуры, определенное из выражения (2), будет равно 143 К. При этом погрешность измерения шумовой температуры только изза неучета линейности усиления измерителя составит не менее 4,8%. Способ обладает ограниченной областью использования по частотному диапазону в связи с ограничением по этому диапазону опорных источников шума с шумовой температурой Т, отличной от температуры окружающей среды То, в рабочем диапазоне частот выше 78,33 ГГц. Для преодоления этого недостатка известных способов потребовалась бы разработка и изготовление большого количества прецизионных опорных источников шумового сигмала с шумовой температурой Т на выходе ниже или выше То в диапазоне частот выше 78,33 ГГц. Задачей изобретения является повышение точности измерения шумовой температуры усилителей (в частности, СВЧ) и с преобразованием частоты. Задача решается тем, что в способе определения эквивалентной шумовой температуры входа усилителя путем измерения а заданной полосе пропускания уровней Ро, Pi и Рг мощности шумового сигнала на выходе измерителя мощности шумового сигнала, согласованного по входу, на выходе опорного источника шумовог э сигнала с шумовой температурой Т, выше или ниже температуры окружающей среды То, и на выходе измеряемого усилителя, согласованного по входу, соответственно, согласно изобретению, изменяют уропень Рг мощности шумового сигнала на выходе измеряемого усилителя до достижения его значения Рг-Pi, если Pi > Ро, или значения Рг ™ 2РО - Pi, если Pt Ро. или из выражения: а М 55 ш ГГо-Т)- То+ - ^.К, Ку ЄСЛИ Pi Ро. а второй - к огда Pi TD . А при э том линейнос ть усиления ДКу и' и ДКу и" даже с амых нели(6) нейных измерителей мощнос ти шу мового сигнала, выпускаемых промыш леннос тью, не превыш ает 0,5...1%, т. е. 1, ДКу и' £ 1,01, 7 12959 a 0.99 < Д Куй" 5 1 (при увеличении уровня мощнос ти вход ного с игналя коэ ффициент усиления измерителя мощнос ти как прави ло уменьш ается, а при уменьшении - увели чивается). 5 При э том выражение д ля определения Тш получаем из упомяну того равенства Рг Ро = Ро - Pi, которое имеет вид ю х (ДКуи" - 1) - (То + ТиХ1 - А Ку И ') _ V (9) '° )^" т" 15 Отсюд а, пу тем нес ложных преобразований, получаем выражение д ля определения Тш вида: 20 т -Щ-То + (Ю) которое, при ДКу и" = ДКу и' ^(±1% ), преоб- 25 разуется к виду (А). По с равнению с о с пос обом-прототи- 30 пом, при прочих равных ус ловиях, т. е. а = £ « 1. Ти - 7 0 0 К , Т- 8 0 К , Т о = 30 0 К , и К у = 100, М = 200, р^ = ^ ^1 ° - 1, 28, а А Куй' Ро, в или значения Рг 2РО - Pi, если Pi < Ро; - измеряю т зн ачен ие М изме нен ия уровня мощнос ти шу мового сигнала на вы ход е измеряемого ус илителя (значение М введенного затух ания аттенюатора 5); - определяют эквивалентную шумовую температуру входа измеряемого усилителя из выражения (3) или (4). Пред ложенный с пос об целесообразно использовать д ля прецизионного измерения эквивалентной шумовой температу ры входа СВЧ усилителей с преобразованием частоты в рабочем д иапазоне вход ных частот более 78,33 ГГц, а вых одных - менее 78,33 ГГц, что исключает необходимос ть разработки и изготовления в диапазоне частот более 78.33 ГГц прецизионных ис точник ов шумового сигнала с шумовой температу рой Т на их вых оде ниж е или выш е То, с ложных в изготовлении и д орогос тоящих. 12959 4 3 s у * Упорядник Замовлення 4091 6 г Техред М.Моргентал Коректор М. Куль Тираж Підписне Державне патентне відомство УкраТни, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101