Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



13.5. Метрологическое обеспечение СИ шумовых сигналов

Таблица 13.11. Значения СПМШ при соблюдении условий

Тип генератора

Диапазон частот, ГГц

Параметры при выключенной трубке

СПМШ, дБ

Погрешность СПМШ, дБ

КСВН выхода

Потери, дБ

Г2-5Б

0,8-2

18,1

+ 0,6

Г2-6В

0,8-4

18,1

+ 0,6

Г2-8В

3,94-5,64

17,8

+ 0,4

Г2-9В

5,64-8,24

17,8

+ 0,4

Г2-10В

8,24-12,05

1,25

17,9

+ 0,4

сти. в табл. 13.10 приведены основные метрологические характеристики образцовых средств измерения СПМШ генераторов шума.

При поверке рабочих генераторов шума, выполненных на ГШТ, могут использоваться поэлементная и комплектная поверки. Выбор способа поверки производится с учетом требуемой точности, рабочей частоты и экономических затрат.

Поэлементная поверка более проста в реализации, но уступает комплектной в точности. Применительно к генераторам шума, выполненным на газоразрядных шумовых трубках ГШ-10, ГШ-11, при поэлементной поверке не требуется дорогостоящих компараторов, образцовых генераторов шума.

В результате обобщения результатов большого количества испытаний была определена возможность установления промышленным генераторам шума уровня СПМШ и погрешности ее нормирования (табл. 13.11) без проведения их индивидуальной градуировки при вьшолнении следующих условий:

а) КСВН выхода генератора шума и вносимые им потери в тракт в выключенном состоянии не должны превышать значений, указанных в технической документации на них. Измерения могут вьшолняться панорамными измерителями КСВН и ослаблений на пяти частотах в пределах используемого частотного диапазона ИКШ;

б) анодный ток ГШТ (150 мА) должен устанавливаться с погрешностью, не превышающей ± 3 %;

в) генератор шума должен применяться в комплекте с тремя экземплярами ГШТ, поочередно устанавливаемыми в генераторные секции. При этом результаты измерения вносимых потерь в СВЧ тракт при смене трубок не должны отличаться друг от друга более чем на +0,15 дБ.

Как видно из табл. 13.11, поэлементная поверка дает довольно низкую точность аттестаций генераторов шума по уровню СПМШ и поэтому может рекомендоваться

только для измерений, в которых не предъявляются высокие требования к точности.

При комплектной поверке СВЧ генераторов шума устанавливают соответствие поверяемых приборов требованиям технической документации по следующим параметрам: рабочему току и его стабильности; КСВН выхода «холодного» и «горячего» генераторов; потерям, вносимым в тракт СВЧ «холодным» и «горячим» генераторами; нестабильности уровня СПМШ; погрешности уровня СПМШ.

Спектральная плотность мощности шумового излучения генераторов может определяться в зависимости от наличия средств измерений с использованием следующих компараторов: установок для градуировки генераторов шума Г1-2 -Г1-10; измерителей слабых уровней сигналов П5-9, П5-16, П5-36 и др.

Измерения КСВН и вносимых в тракт потерь рекомендуется производить с помощью панорамных измерителей КСВН и ослаблений.

Определенные трудности имеются в метрологическом обеспечении низкотемпературных генераторов шума.

Температура шума генераторов, выполненных в виде охлажденных жидким азотом или гелием согласованных нагрузок, составляет 80 и 10 К соответственно. Современные установки по поверке генераторов шума не обеспечивают поверку низкотемпературных генераторов. Градуировка подобных генераторов может проводиться поэлементной аттестацией, основанной на косвенных измерениях распределения физических температур и потерь вдоль его тракта. Для комплектной поверки можно применять установку, которая позволяет использовать метод сравнения рабочих ГШ с образцовыми непосредственно по температуре шума. Основу установки составляют высокочувствительный приемник и образцовый НГШ. С помощью данной установки обеспечивается градуировка ГШ с температурой 5-1500 К с абсолютной погрешностью



Генератор промежуточной частоты

Образцовый аттенюатор

Индикатор ИКШ *

Блок модулятора ГШ

Рис. 13.20. Структурная схема определения погрешности из-за нелинейности индикатора ИКШ

Генератор шума

Приемник

Индикатор ИКШ

I

Модулятор ГШ

Измеритель коэффициетта шума[

Рис. 13.21. Структурная схема определения погрешности ш!дикатора ИКШ за счет импульсного

режима

Г-------

I t-j Генератор шума I

Поверяемый измеритель коэффициента шум?

»j Плавный аттенюатор * Приемник

Модулятор ~1

Аттенюатор с генератором промежуточной частоты

Индикатор ИКШ-I

Модулятор ГШ

Рис. 13.22. Структурная схема поверки ИКШ с применением нулевого образцового ИКШ

Поверяемый комплект ИКШ

Рабочий ГШ

П1риемник СВЧ 1 контрольный

Модулятор

Индикатор

I I

Преобразователь СВЧ

Переключатель СВЧ

Согласующее устройство

Опорный ГШ

Согласующее устройство

Направленный ответвитель

Согласующее устройство

Вспомогательный ГШ

Согласующий трансформатор

Коммутатор ПЧ

Измеритель отношений

Рис. 13.23. Структурная схема установки для комплектной поверки измерителей коэффициента

шума



13.5 Метрологическое обеспечение СИ шумовых сигналов

.5 К (для гелиевых ГШ) и 3 К (для азотных ГШ).

Поверка инликаторов имерителеЯ коэф-фнцнента iiijm«. Поверка индикаторов пря-моотсчетных измерителей коэффициента шума состоит в определении погрешностей за счет нелинейности индикаторного блока и импульсного режима работы ИКШ.

Погрешность за счет нелинейности индикаторного б.юка (измерительного канала) определяется сравнением показателей выхол-ного прибора индикатора при подаче на вход ИКШ изменяемого с помощью образцового аттенюатора сигнала промежуточной частоты. Структурная схема метода измерения привелена на рис. 13.20. В качестве образцового а1гснюатора и генератора промеж) точной частоты при измерениях может использоваться блок Я5Х-261 из комплекта установки Г1-2.

Погрешность импульсного режима работы определяется путем сравнения результатов измерения коэффициента шума испытуемого ПУУ измерителем коэффициента uiyMa прямоозсчегным способом и способом лвух отсчетов Hotjc тний в измерениях ис-патьзуеюя в качсстьс контрольного. Структурная схема опре,1е.1Сния погрешности импульсного .метода приведена на рис. 13.21.

При нзмеренпях в качестве испытуемого могут использоваться супсргстсродинные приемники с котффициентом шума 10-15. уси-зением 25 - 30 дБ и выходом на промежуточную частоту 60 МГц (например. П5-10, П5-15. П5-17. П5-21 и др.).

Известен относительно простой и точный мето i поверки индикатора ИКШ с применением нулевого образцового измс-рите11Я коэффициента шума. Структурная схема .метода приведена на рпс. 13.22.

Дзя реа-пплнип .метода поверки необходим СВЧ oc.iaoHie.ib со стабильным ослаблением, испытуемый приемник, блок ослаби-те.1я Я5Х-261 1П установки Г1-2.

Метол сосюнг в поочередной компенсации на выходе поверяемого ИКШ шумового сигна-ia монохроматическим сигна.10м от генератора промежуточной частоты. Сначала И1менением ос.аб.ения образцового аттенюатора компенсируется шумовой сигнал, пропорниональпып коэффициенту шума приемника F„ V = (Г, + Т„р\/Т„ (генератор шума выключсп). Затем компенсируется сигнал. пропорпнона.!ьныи (Г, „, + Т„р)/Т„. Опреде-

лив разность введенных ослаблений (.4) н зная относительную избыточную температуру шума генератора шума г, ,„ = (Т, ,„ -- То)/Т по формуле

Гп.у = ги,/(10"- 1)

вычисляют коэффициент шума приемного устройства.

Погрешность импульсного режима и составляющая погрешности из-за нелинейности индикатора, %, определяется по формуле

Дмп+иел I ~ (Гкзм I " Гц у ) 100/f п. > г где FmMi - коэффициент пума приемного устройства, измеренный прямоотсчетным способом.

Погрешность измерения ИКШ опре le-ляется по формуле

и. К.Ш - (И-ЧП - НСЛ1 i I г. ш iKMn -нс.-

13.5.2. КОМПЛЕКТН.ЛЯ ПОВГРКЛ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ КОЭФФИЦИЕНТА Ш> Мл

Общая погрешность измерителя коэффициента шума в целом может превышать сумму частных погрешностей, определенных при поэлементной поверке. Это обусловлено тем, что при этой поверке не учитывается составляющая погрешности, обусловленная взаимодействием генератора шума и инлика-торного устройства. Поэтому комплектная поверка позволяет оценить метрологические харагтернстики ИКШ как единого средства измерений. Подобная поверка может оьиь выполнена на установке хля поверки ИКШ. Структурная схема установки приведена на рис. 13.23.

В основу установки положен метол сэав-нсння результатов измерения коэффициента шума контрольного СВЧ прие.мно-усили-тельного устройства с помощью поверяемого ИКШ и установки.

Установка представляет собой мол\ля-цнонный радиометр, выполненный по схеме сравнения шумовых сигналов на ннжой частоте.

В качестве контрольного ПУУ рекомендуется использовать СВЧ преобразователи от выпускаемых промышлепное гью пр1:гм-ников ПК7-9. ПК7-10. ПК7-11. устанозок Г1-2, Г1-5 и др.

Установка обеспечивает нзмереня в диапазоне частот 1-12 ГГц. погрешность поверки ИКШ - не более 0.15 тБ.



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


0.0127