Способ измерения шумовой температуры усилителя
Патент 1526398
Авторы
Классы МПК
Способ измерения шумовой температуры усилителя
Реферат
Изобретение может быть использовано для измерения шумовой температуры усилителей СВЧ. Цель изобретения - расширение области использования, состоящее в измерении шумовой температура волноводных усилителей с преобразованием частоты в рабочих диапазонах входных частот более 37,5 ГГц, на которых отсутствуют опорные источники шума с шумовой температурой Т ниже и выше температуры To окружающей среды. Способ измерения состоит в том, что подают шумовой сигнал с выхода измеряемого усилителя, аттестованного по шумовой температуре, на вход которого затем или перед этим подают упомянутый шумовой сигнал с шумовой температурой окружающей среды To и измеряют отношение М уровней мощности шумового сигнала на его выходе. После этого определяют шумовую температуру Tш измеряемого усилителя по формуле , где Tша - шумовая температура аттестованного усилителя на частоте измерения Tш; Kу - коэффициент усиления измеряемого усилителя на частоте измерения Tш; - вносимое затухание тракта от выхода измеряемого усилителя до входа аттестованного усилителя на частоте измерения Tш
Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано для измерения шумовой температуры усилителей СВЧ. Целью изобретения является расширение области использования, состоящее в измерении шумовой температуры волноводных усилителей с преобразованием частоты в рабочих диапазонах входных частот более 37,5 ГГц, на которых отсутствуют опорные источники шума с шумовой температурой Т ниже или выше температуры То окружающей среды. Способ измерения состоит в том, что подают шумовой сигнал с выхода измеряемого усилителя на вход усилителя, аттестованного по шумовой температуре, на вход которого затем или перед этим подают упомянутый шумовой сигнал с шумовой температурой окружающей среды То и измеряют отношения М уровней мощности шумового сигнала на его выходе. После этого определяют шумовую температуру Тш измеряемого усилителя из выражения Tш = To+Tша- -To+ (To+Tша)-To+ , K , (1) если отношение М измеряется методом постоянного уровня по прецизионному измерительному аттенюатору на выходе аттестованного усилителя -To+ (2) если отношение М измеряют методом двух отсчетов по шкале индикатора измерительного приемника, где Тша - шумовая температура аттестованного усилителя на частоте измерения Тш, К; Ку - коэффициент усиления измеряемого усилителя на частоте измерения Тш, отн.ед.; Ттр - шумовая температура измерительного тракта на выходе измеряемого усилителя на частоте измерения Тш, К; Куа - коэффициент усиления аттестованного усилителя на частоте измерения Тш, отн.ед.; - вносимое затухание тракта от выхода измеряемого усилителя до входа аттестованного усилителя на частоте измерения Тш, отн.ед.; ' - вносимое затухание тракта от выхода аттестованного усилителя до входа измерительного приемника на частоте измерения Тш, отн. ед. Выбором соответствующего коэффициента усиления Куа аттестованного усилителя выражения (1) и (2) могут быть приведены к виду Tш = (To+Tша)-To+ , K (3) При этом интервал, в котором с вероятностью 0,95 определяется относительная погрешность измерения шумовой температуры Тш, определяется из выражения где ,ку,м, , - предельная относительная погрешность определения значения величин , М, Ку, Тша, То соответственно Так, если То = 300 К; Тша = 100 К; Ку = 30 дБ; = 1; То = 0,5%; = 10%; ку = 5%; = 1%. Тш = 300 К; M = 1500; м = 3,2%; = =8,5%; Тш = 1000 К; М = 3250; м = 3,5%; = 6%. Очевидно, что по точности измерения предлагаемый способ соответствует способу двух отсчетов или способу постоянного уровня при соответствующем измерении отношения М. Однако он обладает широкой областью использования - для измерения Тш волноводных усилителей с преобразованием частоты в рабочих диапазонах входных частот более 37,5 ГГц, на которых отсутствуют опорные источники шума с шумовой температурой Т ниже и выше То. В этом случае дополнительный усилитель аттестуют по шумовой температуре Т в рабочем диапазоне выходных частот усилителя, которые ниже 37,5 ГГц. Все это исключает необходимость разработки и изготовления сложных, трудоемких и дорогих волноводных генераторов шума в диапазоне частот выше 37,5 ГГц. Обоснование работоспособности способа заключается в следующем. При подаче на вход усилителя, аттестованного по шумовой температуре Тша, шумового сигнала с шумовой температурой окружающей среды То уровень мощности шумового сигнала на выходе измерительного тракта аттестованного усилителя равен P1 = K +To+T Kу.т.р fтр , (4) где К = 1,3810-23 Вт/град - постоянная Больцмана; Ку.т.р. - коэффициент усиления измерительного тракта на частоте измерения Тш, отн.ед.; fтр - полоса пропускания измерительного тракта. При подаче на вход измеряемого усилителя шумового сигнала с шумовой температурой окружающей среды То, а шумового сигнала с его выхода на вход усилителя, аттестованного по шумовой температуре Тша, уровень мощности шумового сигнала на выходе этого измерительного тракта равен P2 = K + To+T . (5) Если определить отношение М= Р2/Р1 по шкале индикатора приемника, то получим выражение (2) для определения Тш (метод двух отсчетов для определения отношения М). Если же ввести затухание шумового сигнала на выходе аттестованного усилителя до достижения уровня мощности шумового сигнала на выходе измерительного тракта, равного Р1, то при этом P2 = P1 = K + To+T Kуаfтр . (6) Приравнивая выражения (4) и (5) получим выражение (1) для определения Тш.
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ УСИЛИТЕЛЯ путем подачи на его вход шумового сигнала с шумовой температурой окружающей среды Т0, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования способа, подают шумовой сигнал с выхода измеряемого усилителя на вход усилителя, аттестованного по шумовой температуре, на вход которого также подают указанный шумовой сигнал с температурой окружающей среды Т0, и измеряют отношение М уровней мощности шумового сигнала на его выходе, после чего определяют шумовую температуру Тш измеряемого усилителя из выражения Tш = To+T-To+ , K где Тша - шумовая температура аттестованного усилителя на частоте измерения Тш, К; Ку - коэффициент усиления измеряемого усилителя на частоте измерения Тш, отн.ед.; - вносимое затухание тракта от выхода измеряемого усилителя до входа аттестованного усилителя на частоте измерения Тш, отн.ед.