Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



Узел усилителя промежуточной частоты и квадратичных детекторов

Квадратичный детектор 1

Квадратичный детектор 2

Синхронный детектор

Узел управления

г* тель

Переключа-Бхода 1

Генератор тока 1

Коми -гор»-

Переключатель входа 2

Генератор тока 2

Компара-тор„02

Приемное устройство

ЛГБ кГц

Генератор шума

Л Г80 Гц

Узел синхронизации

Узел индикации

Узел нормирования

Рис. 13.П. Упрощенная структурная схема измерителя коэффициента шума Х5-23

тор, стоящий на выходе измерителя отношений, будет индицировать показания

где fci - коэффициент пропорциональности.

Если установить показание выходного индикатора ИКШ ai =£г.ш, то в режиме измерения индикатор будет иметь показания

ttj = kUf/U, г.Ш = «1 C/f / U( г, ш = tr. iJJfIV, г, ш-

Если учитывать, что то можно получить

СЗ ~ г, шГцр Аг. ш ~ Гпр.

Таким образом, применение квадратичного детектора и измерителя отношений позволяет получить линейную шкалу с прямым отсчетом для снятия показаний измеренного значения КШ.

Упрощенная структурная схема измерителя коэффициента шума Х5-23 приведена на рис. 13.11.

Индикатор измерителя коэффициента шума состоит из следующих основных узлов: усилителя промежуточной частоты и квадратичного детектора (УПЧ и КД), узлов управления, нормирования, индикации, синхронизирующих сигналов и питания.

Прибор работает следующим образом. На вход измеряемого приемного устройства от генератора шума подается шумовой сигнал, модулированный меандром частотой 80 Гц с относительной температурой шума Тг.ш- После усиления и преобразования сиг-

нал, содержащий шумы ГШ и ПУУ, с выхода линейной части измеряемого устройства (с выхода УПЧ) поступает на индикатор ИКШ. На входе узла УПЧ и КД расположен электрически управляемый аттенюатор, с помощью которого регулируется амплитуда сигнала, поступающего на вход ИКШ. С аттенюатора сигнал поступает на широкополосный УПЧ с полосой пропускания 2-120 МГц. Благодаря такой полосе имеется возможность подключения ИКШ практически ко всем ПУУ без преобразователя промежуточной частоты.

Усиленный сигнал после УПЧ подается на двухканальный квадратичный детектор, состоящий из противофазно работающих модулятора 5 кГц, КД, усилителя и синхронного детектора. Дополнительная модуляция позволяет снизить флуктуационную составляющую сигнала и выделить из шумового сигнала от ГШ участки, в которых существуют переходные процессы, связанные с работой генератора в импульсном режиме.

Промодулированные сигналы поступают на квадратичные, а затем на синхронный детекторы. В последнем сигналы от двух каналов суммируются и поступают в узел управления. Переключатели входов узла, управляемые частотой 80 Гц, последовательно подключают сигналы положительной полярности, пропорциональные гг.ш + Гпр и Fnp, к управляемым генераторам тока. В течение 5 мс каждого полупериода подключаются емкости Cj, а затем и происходит их заряд. В последующую 1 мс происходит разряд емкости Cj, а затем С, до нулевого



значения отрицательным напряжением, поступающим из узла нормирования. Во время разряда емкостей на выходах компараторов формируются положительные импульсы, длительности которых (( = = k{V,r.u,+ VFnp)/Upp и tkVfnplVpp прямо пропорциональны амплитудам сигналов, несущих информацию о fr.m+Fnp. -fnp. и обратно пропорциональны управляющим разрядным напряжениям. Изменением значения разрядного напряжения в канале г.ш + + f пр осуществляется калибровка узла индикации в единицах избыточной температуры шума ГШ.

Узел нормирования выполняет в приборе функции преобразователя время-код, а также измерителя отношения дискретного действия. В узле из импульсных сигналов производится формирование пакетов импульсов частотой 4 МГц, длительности которых определяются значениями коэффициентов шума tr. ш + Тпр и fпр- Пакеты импульсов, несущие информацию о коэффициенте шума измфяемого приемного устройства, подаются на узел индикации, в котором производится подсчет импульсов в пакете, а результаты индицируются на цифровом табло узла.

Для автоматического учета изменения коэффициента усиления на участке схемы между ГШ и выходом синхронного детектора (СД) в узле нормирования в каждый цикл частоты 80 Гц вырабатывается сигнал, регулирующий разрядное напряжение в интеграторе канала Fp. В схеме узла нормирования предусмотрен имитатор, который вырабатывает контрольный сигнал (подается на вход индикатора КШ) для оперативной проверки исправности ИКШ.

Основная погрешность измерения коэффициента шума (без учета составляющей за счет рассогласования) определяется по формуле

А„.к.ш= ±1/А + 6?.ш + Ап,

где Д„ - основная погрешность измфения КШ, вносимая индикаторным блоком (не превышает ±5%); 6г. щ - погрешность градуировки генератора шума (зависит от диапазона частот прибора и точности образцовой аппаратуры); Днмп ~ погрешность автоматического режима измерения (не превышает + 3%).

13.3.2. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ШУМА СВЧ УСИЛИТЕЛЕЙ И ТРАНЗИСТОРОВ

Измерение температуры шума малошумящих СВЧ усилителей и транзисторов с коэффициентом шума 1-2,5 и более в диапазоне частот 0,4-1,25 ГГц может производиться с помощью измерителей коэффициента шума Х5-15 и Х5-16. Структурная схема метода измерения температуры шума транзисторов приведена на рис. 13.12. При измерениях температуры шума СВЧ усилителей из схемы исключаются втулки питания и вместо держателей транзисторов включается исследуемое устройство. Схема измерения собирается из блоков, входящих в комплект приборов: индикатора Я8Х-263, блока режимов Я8Х-264, низкотемпературного и твердотельного генераторов шума, держателя транзисторов и втулок питания для подключения к измфяемым устройствам напряжений, согласующих и развязывающих устройств.

Описания принципа измерения и работы измфителей коэффициента шума в режиме измерения температуры шума СВЧ усилителя приведены на примере прибора Х5-16.

Измеритель коэффициента шума Х5-М

Прибор предназначен для измерения температуры и коэффициентов шума и уси-

Трансформатор согласующий

Держатель транзисторов

Втулка

питания

Я8Х-264

Трансформатор согласзгюший

Втулка питания

Гетеродин

Преобразователь частоты

Я8Х-263

t ЛГ5 кГц ЛГ 80 Гц

Блок питания

Низкотемп ературный генератор шума

Генератор шума



ления по мощности биполярных транзисторов и СВЧ усилителей.

В состав прибора кроме ранее указанных блоков входит твердотельный генератор щума Я8Х-265.

В основу построения прибора положен модуляционный метод измерения коэффициента щума с модуляцией опорного генератора щума между двумя фиксированными уровнями и компенсацией собственных щумов измерительного устройства на промежуточной частоте.

Предусмотрены следующие основные режимы работы прибора:

измерение температуры щума, коэффициентов щума и усиления по мощности СВЧ усилителей;

измерение температуры щума, коэффициентов щума и усиления по мощности биполярных транзисторов в схемах включения с общим эмиттером и общей базой. Измерения могут производиться при:

комплексно-сопряженном согласовании источника сигнала с входом измеряемого устройства;

согласовании по оптимальному (минимальному) значению коэффициента щума;

нормированном сопротивлении источника сигнала, равном 50 Ом.

В качестве градуированного источника сигнала использован низкотемпературный генератор щума. Он состоит из коаксиальной линии, в разрыв которой включен поглощающий аттенюатор с затуханием около 25 дБ. Коаксиальная линия с аттенюатором помещена в сосуд Дьюара, наполненный жидким азотом. Температура щума генератора определяется физической температурой и потерями в выходном участке коаксиальной линии, имеющей температуру несколько выше температуры жидкого азота. Для обеспечения автоматизации измерения ко второму концу аттенюатора с помощью коаксиальной линии подключен вспомогательный твердотельный генератор шума, работающий в режиме модуляции меандром частотой 80 Гц.

Измерения коэффициента щума более 2,5 проводятся с помощью твердотельного генератора Я8Х-265.

Преобразование сигналов из диапазона СВЧ на промежуточную частоту осуществляется в блоке преобразователя частоты, включающего в свой состав (кроме смесителя) усилители промежуточной частоты УПЧ1 и УПЧ2, а также коммутаторы сигналов от генераторов опорного шумового и компенсационного сигналов. В качестве гетеродинов при измерениях могут использо-

I Гетеродин

-f> Смеситель

Генератор опорного сигнала

УПЧ1 Т

Генератор сигнала компенсаций

Компен-!

сация

Комму

JW&O Гц

татор

От Я8Х=263

Комму-

ЛГ5 кГц

татор

На Я8Х=263

УПЧ2

[Преобразователь

частоты

Рис. 13.13. Структурная схема преобразователя частоты измерителя коэффициента шума Х5-16

ваться измерительные генераторы соответствующего диапазона частот с уровнем выходной мощности не менее 10 мВт.

Структурная схема преобразователя приведена на рис. 13.13.

Температура шума, приведенная к входу измеряемого четырехполюсника, изменяется от

Г, =Г,.„-ЬТ,-ЬТе„/С,-Ь + Гу.пч1/СчСсм -1- Гу п..,2/СчСсмСу.п.ч1

(при включенном вспомогательном ГШ) до Гг = Г„. г. ш -Ь Гч -Ь Геи /Оч + + Гу. п. ч 1/G4GCM + Гу. п. ч г/чСу. л. ч I

(при выключенном вспомогательном ГШ), где Тч, 7„, Туп.ч1, Гуп.ч2, 71.г.ш ~ температура шума измеряемого четырехполюсника, смесителя, усилителей промежуточной частоты и низкотемпературного ГШ соответственно; Сч, Ge„ Gy„.4l, Gyn.42-коэффициенты передачи измеряемого четырехполюсника, смесителя и усилителей промежуточной частоты соответственно.

Для повышения точности, а при измерениях малых коэффициентов шума четырехполюсников для исключения значительной составляющей погрешности за счет собственных шумов измерительного устройства применяется их компенсация вспомогательным сигналом. В приборе Х5-16 компенсация шумов выполняется в блоке преобразователя частоты. Компенсационный сигнал вырабатывается генератором шумов на тиратроне. Коммутатор сигналов, упра-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 [134] 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0119