СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА РАДИОПРИЕМНИКА ПО ИНТЕРМОДУЛЯЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO MEASURE DYNAMIC RANGE OF RADIO RECEIVER BY INTERMODULATION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Предлагаемые изобретения относятся к области радиотехнических измерений и могут быть использованы для измерения динамического диапазона радиоприемника (приемника) по интермодуляции.
Данные изобретения объединены общим изобретательским замыслом.
H
1
H
1
1
H
2
H
2
2
H
2
1
Известен способ Михайлова измерения динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции (см. Патент на изобретение №2030751, М.кл. G01R 23/20, опубл. 10.03.1995 г.). Данный способ заключается в следующем: при измерении подают на вход радиоприемника калибровочный сигнал, частота которого равна частоте настройки радиоприемника (в полосе пропускания основного канала), и устанавливают на его выходе номинальное напряжение U, а также подают на вход радиоприемника блокирующий сигнал высокого уровня, частота которого находится в полосе пропускания (ПП) фильтра предварительной селекции (ФПС) и в полосе задерживания (ПЗ) фильтра основной селекции (ФОС) на промежуточной частоте приемника, увеличивают уровень блокирующего сигнала до значения E, при котором напряжение U калибровочного сигнала на выходе радиоприемника изменится до уровня, характеризуемого коэффициентом блокирования K и равного (1+K)U, затем блокирующий сигнал увеличивают до значения Е, при котором напряжение U калибровочного сигнала на выходе изменится до уровня, характеризуемого коэффициентом блокирования К и равного (1+К)U. Далее проверяют амплитудную характеристику радиоприемника на соответствие закономерности третьего порядка вычислением допустимого уклонения отношения Е/E от расчетного по формуле:
2
1
|(E/E-γ)/γ|≤δ,
2 расч
1
2 расч
2
1
2
где δ - допустимое уклонение от расчетного, γ - расчетное отношение, определяется как γ=Е/E, Е - расчетное значение блокирующего сигнала при коэффициенте блокирования К. По результатам исследований при K=-0,3 и К=-0,5 расчетное отношение γ=1,29, измеренные значения отношений γ=1,2-1,35, при этом δ<0,05.
1
2
0
По результатам измерений вычисляют динамический диапазон (ДД) по интермодуляции третьего порядка вида 2f-f=f по формуле:
2-1
1
1
1
1
2
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
0
D [дБ]=(2/3)(20 lgE-10 lg|K|+3), где E - значение ЭДС блокирующего сигнала в микровольтах, выражающей зависимость между значениями ДД по интермодуляции и ЭДС блокирующего сигнала. Данный способ, основанный на исследовании нелинейности амплитудной характеристики приемника, позволяет не учитывать частотного сочетания воздействующих сигналов. Однако измерение высоким уровнем ЭДС блокирующего сигнала при заданном коэффициенте блокирования с дальнейшим вычислением ДД по интермодуляции является косвенным и сопровождается перегрузкой нелинейных элементов приемника, что не позволяет дать точную количественную оценку ДД приемника по интермодуляции вида 2f-f=f. Кроме того, способ не позволяет измерить ДД по интермодуляции вида f+f-f=f, суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f, измерить и вычислить ДД по интермодуляции вида f+f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника, суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника, вида 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника, и, следовательно, способ не дает точной и объективной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции.
0
H
1
0
2
0
1
2
H
1
2
0
2-1
Известен способ измерения ДД радиоприемника по интермодуляции (см. ГОСТ Р 52016 - 2003 «Приемники магистральной радиосвязи гектометрового - декаметрового диапазона волн». Параметры, общие технические требования и методы измерений. Принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 6 февраля 2003 г. №47-ст. Дата введения 2004-01-01). Данный способ заключается в следующем: при измерении на вход приемника подают немодулированный калибровочный сигнал уровнем 0 дБ·мкВ (1 мкВ) и частотой, равной частоте настройки приемника f. На выходе приемника устанавливают номинальный уровень напряжения выходного сигнала U. Затем калибровочный сигнал отключают, а на вход приемника подают первый и второй немодулированные сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС и с частотами равными f=f±Δf и f=f±2Δf соответственно, где Δf устанавливается равной 20 кГц или другой величине в зависимости от ширины ПП ФОС, но обязательно так, чтобы сигналы помех с частотами f и f находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС. Уровни ЭДС сигналов помех повышают одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения Е, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U. Значение уровня Е любого из двух равных по уровню сигналов помех определяет ДД по интермодуляции вида 2f-f=f относительно 1 мкВ, который в децибелах определяют по формуле: D [дБ]=20 lg(E/1), где Е - значение уровня ЭДС одного из двух сигналов помех в микровольтах.
1
2
0
1
2
0
Измерение по данному способу, являясь прямым измерением ДД по интермодуляции вида 2f-f=f и не вызывающим перегрузку нелинейных элементов приемника, дает точную оценку ДД приемника по интермодуляции вида 2f-f=f.
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
0
Однако способ не позволяет измерить ДД по интермодуляции вида f+f-f=f, суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f, измерить и вычислить ДД по интермодуляции вида f+f-f=f c учетом ширины ПП ФПС приемника, суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника и вида 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника, таким образом, способ не обеспечивает точной и объективной количественной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции.
Данный способ измерения динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции выбран за прототип.
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
0
Достигаемым техническим результатом изобретения является обеспечение возможности измерения ДД радиоприемника по интермодуляции вида f+f-f=f, суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f, измерения и вычисления ДД по интермодуляции вида f+f-f=f с учетом ширины ПП ФПС, суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС, вида 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС, а также обеспечение точной и объективной количественной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции.
0
H
0
0
0
B
H
B
H
1
0
1
2
0
2
3
0
3
1
2
3
1
2
3
3
1
2
1
2
П1
H
П1
0
1
2
3
0
1
П1
0
0
П1
1
П1
0
0
П1
ФПС
B
H
P
ФПС
P
троек
пар
1
2
3
0
Данный технический результат достигается тем, что в способе измерения ДД радиоприемника по интермодуляции на вход радиоприемника подают немодулированный калибровочный сигнал с частотой, равной частоте настройки приемника f, а на выходе приемника устанавливают номинальный уровень напряжения выходного сигнала U, затем калибровочный сигнал отключают, после чего на вход приемника подают первый и второй немодулированные сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС, отличающемся тем, что на вход радиоприемника подают немодулированный или модулированный калибровочный сигнал уровнем ЭДС равным Е, частоту настройки калибровочного сигнала устанавливают равной частоте настройки приемника f, определяемой по формуле: f=(f+f)/2, где f и f - верхняя и нижняя граничные частоты ПП ФПС, далее дополнительно подают третий немодулированный или модулированный сигнал помехи с уровнем, равным уровням первого и второго сигналов помех, которые могут быть как немодулированными, так и модулированными, при этом частоты первого, второго и третьего сигналов помех устанавливают соответственно: f=f±Δf, f=f±Δf и f=f±Δf, где Δf<Δf<Δf - величины отстроек по отношению к частоте настройки приемника, которые выбирают таким образом, чтобы частоты первого, второго и третьего сигналов помех f, f, f соответственно находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС, при этом Δf=Δf+Δf и соблюдалось неравенство 2Δf≠Δf, далее повышают уровни ЭДС всех трех сигналов помех одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного Е, пока напряжение выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из трех равных по уровню сигналов помех Е к Е определяет ДД приемника по интермодуляции вида f+f-f=f, который в децибелах определяют по формуле: D [дБ]=20 lg(Е/E), где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, Е - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D [дБ]=Е дБ·мкВ - Е дБ·мкВ, где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ; Е - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, далее определяют ширину ПП ФПС по формуле: Δf=f-f, затем устанавливают частотный интервал между сигналами в ПП ФПС равным Δf и вычисляют общее число сигналов помех в ПП ФПС по формуле: n=(Δf/Δf)-1, число троек и пар сигналов помех соответственно по формулам: n=0,375n(n-3)+1; n=n/2, после этого вычисляют ДД приемника по интермодуляции вида f+f-f=f с учетом ширины ПП ФПС по формуле:
1
0
1
2
0
1
3
0
1
1
1
2
3
ПΣ
H
ПΣ
0
1
2
3
0
1
2
0
Σ
ПΣ
0
0
ПΣ
Σ
ПΣ
0
0
ПΣ
1
2
3
0
1
2
0
затем устанавливают частоты первого, второго и третьего сигналов помех соответственно f=f±Δf, f=f±2Δf и f=f±3Δf, где Δf - величина отстройки по отношению к частоте настройки приемника, которую выбирают таким образом, чтобы частоты первого, второго и третьего сигналов помех с частотами f, f, f соответственно находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС, после этого изменяют уровни ЭДС всех трех сигналов помех одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного Е, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из трех равных по уровню сигналов помех Е к Е определяет ДД приемника по интермодуляции суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f, который в децибелах определяют по формуле: D [дБ]=20 lg(Е/E), где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, Е - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D [дБ]=Е дБ·мкВ - E дБ·мкВ, где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, Е - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, затем вычисляют ДД приемника по интермодуляции суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС по формуле:
3
0
1
1
0
1
2
0
1
П2
H
П2
0
1
2
0
2
П2
0
0
П2
2
П2
0
0
П2
1
2
0
далее отключают третий сигнал помехи частотой f=f±3Δf, при этом значения частот первого и второго сигналов помех выбирают соответственно f=f±Δf и f=f±2Δf таким образом, чтобы они находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС, затем уровни ЭДС первого и второго сигналов помех изменяют одновременно, поддерживая одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного Е, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из двух равных по уровню сигналов помех Е к Е определяет ДД приемника по интермодуляции вида 2f-f=f, который в децибелах определяют по формуле: D [дБ]=20 lg(Е/Е), где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, Е - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D [дБ]=Е дБ·мкВ - Е дБ·мкВ, где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, Е - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, затем вычисляют ДД приемника по интермодуляции вида 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС по формуле:
1P
2P
ΣP
далее из вычисленных значений D, D, D выбирают наименьшее.
1
2
3
0
1
0
1
2
3
0
1P
Использование трех сигналов помех позволяет измерить ДД приемника по интермодуляции вида f+f-f=f (D), а определение числа троек и пар сигналов помех в ПП ФПС, создающих интермодуляционные помехи на частоте настройки приемника f, позволяет вычислить ДД радиоприемника по интермодуляции вида f+f-f=f с учетом ширины ПП ФПС (D).
1
1
1
0
1
2
3
0
1
2
0
Σ
0
1
2
3
0
1
2
0
ΣP
Частотные отстройки первого, второго и третьего сигналов помех на Δf, 2Δf и 3Δf соответственно от частоты настройки приемника f позволяют измерить ДД радиоприемника по интермодуляции суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f (D), а определение числа троек и пар сигналов помех в ПП ФПС, создающих интермодуляционные помехи на частоте настройки приемника f, позволяет вычислить ДД приемника по интермодуляции суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС (D).
1
2
0
2
0
1
2
0
2P
Использование двух сигналов помех позволяет измерить ДД приемника по интермодуляции вида 2f-f=f (D), а определение числа троек и пар сигналов помех в ПП ФПС, создающих интермодуляционные помехи на частоте настройки приемника f, позволяет вычислить ДД радиоприемника по интермодуляции вида 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС (D).
1P
2P
ΣP
Выбор наименьшего значения из вычисленных D, D, D позволяет дать точную и объективную количественную оценку ДД радиоприемника по интермодуляции.
P
C
B
H
ФПС
ФПС
B
H
0
Сущность способа поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображены реальные сигналы помех от радиостанций с частотными интервалами Δf и уровнями E, расположенные в ПП ФПС радиоприемника с верхней и нижней граничными частотами f и f соответственно и шириной равной Δf, при этом Δf=f-f. Частота настройки радиоприемника f расположена в центре ПП ФПС.
P
0
ФПС
ФОС
ФПС
B
H
B
H
П
P
ФОС
P
ФОС
На Фиг.2 изображена модель ПП ФПС радиоприемника при полной загрузке частотного спектра сигналами помех от радиостанций, числом равным n, с одинаковыми частотными интервалами между несущими частотами, равными Δf, при этом частота настройки приемника f расположена в центре ПП ФПС и ПП ФОС. Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) ФПС и ФОС радиоприемника, прямоугольные и симметричные, величины ПП ФПС и ПП ФОС равны Δf и Δfсоответственно, a Δf=f-f, где f и f - верхняя и нижняя граничные частоты ПП ФПС соответственно. Частотные спектры сигналов помех от радиостанций вплотную примыкают друг к другу и полностью занимают ПП ФПС. Сигналы имеют одинаковые уровни Е и границы частотных спектров крайних сигналов помех совпадают с границами ПП ФПС. Ширина частотного интервала Δf равна ширине частотного спектра принимаемого приемником желательного сигнала и равна Δf, то есть Δf=Δf.
P
1
2
1min
2min
1
0
P
2
0
P
1min
0
P
2min
0
P
1
2
1max
2max
1
0
P
2
0
P
1max
0
P
2max
0
P
B
H
ФПС
B
H
П
1
2
0
0
На Фиг.3 изображено частотное распределение сигналов помех, числом n и с интервалом Δf, f, f, … f, f, где f=f-Δf, f=f-2Δf, … f=f-(n/4)Δf, f=f-(n/2)Δf и f, f, … f, f, где f=f+Δf, f=f+2Δf, … f=f+(n/4)Δf, f=f+(n/2) Δf. Ширина ПП ФПС ограничена верхней и нижней частотами соответственно f и f и равна Δf=f-f. Сигналы помех уровнем равным Е, образуют пары, которые создают интермодуляционные составляющие вида 2f-f=f. Частота настройки приемника f расположена в центре ПП ФПС.
P
1
2
3
1min
2min
3min
1
0
P
2
0
P
3
0
P
1min
0
P
2min
0
P
3min
0
P
1
2
3
1max
2max
3max
1
0
P
2
0
P
3
0
P
1max
0
P
2max
0
P
3max
0
P
B
H
ФПС
B
H
П
1
2
3
0
0
На Фиг.4 изображено частотное распределение сигналов помех, числом n и с интервалом Δf, f, f, f…f, f, f, где f=f-Δf, f=f-2Δf, f=f-3Δf, … f=f-(n/6)Δf, f=f-(n/3)Δf, f=f-(n/2)Δf и f, f, f…f, f, f, где f=f+Δf, f=f+2Δf, f=f+3Δf, … f=f+(n/6)Δf, f=f+(n/3)Δf, f=f+(n/2)Δf. Ширина ПП ФПС ограничена верхней и нижней частотами соответственно f и f и равна Δf=f-f. Сигналы помех уровнем равным Е образуют тройки сигналов в различных частотных сочетаниях, которые создают интермодуляционные составляющие вида f+f-f=f. Частота настройки приемника f расположена в центре ПП ФПС.
На Фиг.5 изображена блок-схема алгоритма измерения ДД радиоприемника по интермодуляции согласно предлагаемому способу.
P
P
P
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
3
0
1
2
0
Данный способ осуществляется следующим образом. В соответствии с Фиг.1 очевидно, что в реальных условиях приема распределение уровней сигналов помех и частотные интервалы между ними носят случайный характер. Частотные интервалы Δf в разных диапазонах разные и обычно равны ширине частотного спектра сигнала, например в радиовещательных частотных диапазонах при упорядоченном излучении гектометровых и декаметровых волн Δf установлены равными 9 кГц и 5 кГц соответственно, а для телеграфных сигналов Δf составляют 1 кГц и менее. В результате взаимодействия сигналов помех в нелинейных элементах радиоприемного тракта, находящихся в ПП ФПС радиоприемника, возникают интермодуляционные составляющие (помехи), частоты которых совпадают с частотой настройки радиоприемника f. Помехи, возникающие как результат взаимодействия троек сигналов помех вида f+f-f=f, пар сигналов помех вида 2f-f=f, троек и пар сигналов помех одновременно, суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f, складываясь в ПП ФОС, увеличивают уровень колебания помехи и снижают отношение сигнал/помеха на выходе приемника, что приводит к снижению вероятности приема сообщений.
1
2
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
Измерения ДД радиоприемника по интермодуляции известными способами производятся как правило: либо одним мощным сигналом, либо одной парой сигналов для выявления интермодуляции вида 2f-f=f, не учитывая при этом количества пар сигналов, которые расположены в ПП ФПС, а измерения тремя сигналами для выявления интермодуляции вида f+f-f=f и суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f, в том числе и с учетом числа троек и пар сигналов помех, расположенных в ПП ФПС, вообще не производятся, поэтому нет возможности объективно оценить ДД приемника по интермодуляции применительно к реальным условиям приема с учетом ширины ПП ФПС приемника. Основной задачей предлагаемого способа является измерение и вычисление ДД приемника по интермодуляции при помощи упомянутых выше трех и двух сигналов, при этом учитывая числа троек и пар сигналов помех, которые могут разместиться в ПП ФПС. Решение этой задачи позволит дать количественную оценку ДД приемника по интермодуляции при загрузке ПП ФПС сигналами помех от радиостанций и создаст условия для более объективной оценки радиоприемников по такому важнейшему электрическому параметру как ДД по интермодуляции.
Для решения поставленной задачи применяем модель, изображенную на Фиг.2. Число сигналов помех, расположенных в ПП ФПС радиоприемника, определяется по формуле:
при вычислении берется целая часть числа.
1
2
0
1
2
3
1max
2
4
6
2max
0
1
2
3
1min
2
4
6
2min
0
В соответствии с Фиг.3 число образующихся пар сигналов помех, которые создают интермодуляционные составляющие вида 2f-f=f, например: 2(f,f,f…t)-(f,f,f…f)=f, 2(f,f,f…f)-(f,f,f…f)=f, определяется по формуле:
пар
где n≥4, при расчете n берется меньшее целое четное число.
В логарифмическом масштабе относительно одной пары:
пар
пар
n (дБ)=10 lg n.
1
2
3
0
В соответствии с Фиг.4 максимальное число троек, образующихся в различных частотных сочетаниях сигналов помех, которые создают интермодуляционные составляющие вида f+f-f=f, например:
1
1min
2
2min
3
3min
0
1
1max
2
2max
3
3max
0
(f…f)+(f…f)-(f…f)=f; (f…f)+(f…f)-(f…f)=f;
1
1max
2
2min
1
1min
0
1
1max
3
3min
2
2min
0
(f…f)+(f…f)-(f…f)=f; (f…f)+(f…f)-(f…f)=f;
1
1min
2
2max
1
1max
0
2
2max
3
3min
1
1min
0
(f…f)+(f…f)-(f…f)=f; (f…f)+(f…f)-(f…f)=f;
3
3max
2
2min
1
1max
0
1
1min
3
3max
2
2max
0
(f…f)+(f…f)-(f…f)=f; (f…f)+(f…f)-(f…f)=f и
0
0
B
H
так далее, при настройке приемника на частоту f, равную f=(f+f)/2, определяется по формуле:
троек
где n≥6, при расчете n округляется до целой части числа.
В логарифмическом масштабе относительно одной тройки:
троек
троек
n (дБ)=10 lg n.
0
Рассмотрим взаимодействия сигналов помех в нелинейном тракте приема, создающих интермодуляционные составляющие частотой, равной частоте настройки приемника f. При этом частоты сигналов помех находятся в ПП ФПС и в ПЗ ФОС приемника.
П
1
0
1
2
0
2
3
0
3
Первый, второй и третий сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС, равными Е, и частотами f=f±Δf, f=f±Δf и f=f±Δf соответственно, воздействуют на вход радиоприемника.
ВХ
Уровень ЭДС входного воздействия помех Е выражается как:
0
0
1
1
2
2
3
3
1
2
3
1
2
3
1
2
где ω=2πf, Δω=2πΔf, Δω=2πΔf, Δω=2πΔf, Δω<Δω<Δω, Δω+Δω=Δω, 2Δω≠Δω.
Выражение в общем виде для интермодуляционных составляющих третьего порядка, возникающих в результате взаимодействий сигналов помех в нелинейном тракте и приведенных ко входу приемника, представляется формулой:
21
где Y - крутизна нелинейного тракта, определяющая зависимость выходного тока от входного напряжения тракта,  - вторая производная крутизны,  - параметр нелинейности третьего порядка приемного тракта.
Представим куб трехчлена формулы (5) в виде:
используя известные тригонометрические формулы:
1
2
3
0
находим, что составляющая третьего порядка вида f+f-f=f обусловлена десятым членом соотношения (6), уровень ЭДС которой равен:
1
0
1
2
0
1
3
0
1
Далее, устанавливают частоты первого, второго и третьего сигналов помех соответственно f=f±Δf, f=f±2Δf, f=f±3Δf.
ВХ
Уровень ЭДС входного воздействия помех Е согласно (4) выражается как:
ВХ
П
0
1
П
0
1
П
0
1
Е=Ecos(ω±Δω)t+Ecos(ω±2Δω)t+Ecos(ω±3Δω)t,
0
0
1
1
где ω=2πf, Δω=2πΔf.
0
Далее, представив формулу (5) в виде (6) и используя (7), (8), (9), находим, что частоты интермодуляционных составляющих третьего порядка, совпадающие с частотой f, обусловлены четвертым и десятым членами соотношения (6).
1
2
0
Четвертый член соотношения (6) представляет собой интермодуляционную составляющую вида 2f-f=f, уровень ЭДС которой равен:
1
2
3
0
Десятый член соотношения (6) представляет собой интермодуляционную составляющую вида f+f-f=f, уровень ЭДС которой определен по формуле (10).
инт1
инт2
1
2
3
0
1
2
0
Сравнив результаты, полученные в формулах (10) и (11), очевидно, что Е=2Е, т.е. уровень колебания интермодуляционной составляющей вида f+f-f=f превышает уровень колебания интермодуляционной составляющей вида 2f-f=f в два раза или в логарифмическом масштабе на 6 дБ, что подтверждается практическими измерениями. Таким образом, одна тройка сигналов создает интермодуляционную составляющую мощностью, равной мощности интермодуляционной составляющей, созданной четырьмя парами сигналов, или одна тройка сигналов эквивалентна четырем парам сигналов.
1
2
0
1
2
3
0
Уровень ЭДС интермодуляционной составляющей третьего порядка суммарного вида, обусловленный четвертым и десятым членами соотношения (6) и равный сумме двух составляющих видов 2f-f=f и f+f-f=f, уровни ЭДС которых получены в формулах (10) и (11), находим по формуле:
инт1
инт2
интΣ
инт
П1
П2
ПΣ
Пользуясь формулами (10), (11), (12) и приравняв уровни ЭДС интермодуляционных составляющих Е=Е=Е=E, определим возможные уровни сигналов помех Е, Е, Е:
П1
П2
ПΣ
Найдем полезные соотношения между Е, Е, Е:
П1
П2
ПΣ
П2
П1
ПΣ
ПΣ
П1
П2
Е=0,79 Е=1,04 Е; Е=1,26 Е=1,31 Е; Е=0,96 Е=0,76 Е,
инт
в логарифмическом масштабе относительно Е соответственно:
П1
П2
ПΣ
П2
ПΣ
Е (дБ)=20lg0,79+20lgE=20lg1,04+20lgЕ=E(дБ)-2дБ=Е(дБ)+0,34дБ;
П2
П1
ПΣ
П1
ПΣ
E (дБ)=20lg1,26+20lgЕ=20lg1,31+20lgЕ=Е(дБ)+2дБ=Е(дБ)+2,34дБ;
ПΣ
П1
П2
П1
П2
Е (дБ)=20lg0,96+20lgЕ=20lg0,76+20lgE=Е(дБ)-0,34дБ=E(дБ)-2,34дБ;
ДД по интермодуляции в общем виде определяется как:
П
сигн
П
сигн
D=Е/Е, где Е - уровень ЭДС одного из сигналов помех, Е - уровень ЭДС калибровочного сигнала.
сигн
инт
сигн
П1
П2
ПΣ
1
2
Σ
Установив уровень ЭДС калибровочного сигнала Е и потребовав равенства Е=Е, по формулам (13), (14), (15) найдем уровни ЭДС сигналов помех Е, Е, Е и соответствующие ДД (D, D, D):
П1
сигн
н3
П2
сигн
н3
ПΣ
сигн
н3
1/3
1/3
1/3
Е=(Е/0,25р); Е=(Е/0,125р); Е=(Е/0,28р);
1
н3
сигн
2
н3
сигн
Σ
н3
сигн
2
1/3
2
1/3
2
1/3
D=1/(0,25рЕ ), D=1/(0,125рЕ ), D=1/(0,28рЕ ),
в логарифмическом масштабе соответственно:
1
1
2
2
Σ
Σ
D (дБ)=20 lgD; D (дБ)=20 lgD; D (дБ)=20 lgD.
сигн
П1
П2
ПΣ
При Е=const ДД определяются уровнями сигналов помех Е, Е, Е.
1
2
Σ
Полезные соотношения между D (дБ), D (дБ), D (дБ):
инт1n
инт2n
интΣn
пар
троек
По формулам (1), (2), (3), (10), (11), (12) определим уровни ЭДС суммарных интермодуляционных составляющих Е, Е, Е, обусловленных взаимодействием пар и троек (n, n) сигналов помех, с учетом их взаимной эквивалентности:
инт1n
инт2n
интΣn
инт. n
сигн
инт. n
сигн
П1n
П2n
ПΣn
1P
2P
ΣP
Установив равенство: Е=Е=Е=Е, установив уровень ЭДС калибровочного сигнала Е и потребовав равенства Е=Е, пользуясь соотношениями (19), (20), (21), находим уровни ЭДС сигналов помех с учетом ПП ФПС - E, Е, Е и динамические диапазоны D, D, D:
П1n
сигн
троек
пар
н3
1/2
1/3
E=[Е/((n+0,25n)0,25р)],
П2n
сигн
троек
пар
н3
1/2
1/3
Е=[Е/((4n+n)0,125р)],
ПΣn
сигн
троек
пар
н3
1/2
1/3
Е=[Е/((0,8n+0,2n)0,28р)],
1P
П1n
сигн
1
троек
пар
1/6
D=E/Е=D/(n+0,25n),
2P
П2n
сигн
2
троек
пар
1/6
D=Е/Е=D/(4n+n),
ΣP
ПΣn
сигн
Σ
троек
пар
1/6
D=Е/Е=D/(0,8n+0,2n),
в логарифмическом масштабе соответственно:
Очевидно, что с увеличением числа пар и троек сигналов помех или с расширением ПП ФПС ДД приемника по интермодуляции уменьшается.
Блок-схема алгоритма измерения ДД радиоприемника по интермодуляции согласно предлагаемому способу изображена на Фиг.5.
H
B
ФОС
P
ФОС
0
B
H
0
0
H
H
ФПС
B
H
пар
троек
1
1
2
Σ
1P
2P
ΣP
Рассмотрим пример измерения и вычисления ДД приемника по интермодуляции согласно предлагаемому способу. Допустим в ФПС приемника f=4 МГц, f=7 МГц, Δf=5 кГц, Δf=Δf=5 кГц. Частоту настройки приемника и генератора определяют по формуле: f=(f+f)/2=(7 МГц + 4 МГц)/2=5,5 МГц, настраивают генератор и приемник на частоту f и устанавливают уровень ЭДС сигнала, например, Е=0 дБ·мкВ (1 мкВ) и регулируют уровень выходного напряжения приемника до номинального U, например U=0,775 В. Вычисляют ширину ПП ФПС, которая равна Δf=f-f=7 МГц - 4 МГц = 3 МГц, и по формулам (1), (2), (3) находят числа пар и троек, которые равны n=299 пар, n=133878 троек, далее при помощи трех измерительных сигналов, согласно способу, измеряют ДД по интермодуляции третьего порядка D (дБ). Допустим, D (дБ)=90 дБ, тогда согласно соотношениям (17), (18) соответственно D (дБ)=92 дБ и D (дБ)=89,66 дБ. Затем по формулам (22), (23), (24) вычисляют ДД приемника по интермодуляции с учетом ширины ПП ФПС, D (дБ), D (дБ), D (дБ).
1P
D (дБ)=90 дБ - (1/3)10 lg133952,75=90 дБ - 17,1 дБ=72,9 дБ;
2P
D (дБ)=92 дБ - (1/3)10 lg535811=92 дБ - 19,1 дБ=72,9 дБ;
ΣP
D (дБ)=89,66 дБ - (1/3)10 lg107162,2=89,66 дБ - 16,76 дБ=72,9 дБ;
1
2
Σ
1P
2P
ΣP
1P
2P
ΣP
Разные результаты измерений D, D, D и D=D=D, полученные при воздействии сигналов помех: одной тройки; одной пары; одной тройки и одной пары одновременно и результаты с учетом ширины ПП ФПС соответственно, свидетельствуют о расширении возможностей измерения ДД радиоприемника по интермодуляции. Равенство D=D=D, полученное при воздействии сигналов помех с учетом ширины ПП ФПС, свидетельствует об объективности измерения, а наименьший результат (72,9 дБ), свидетельствует о точности измерения ДД приемника по интермодуляции.
1P
2P
ΣP
1P
2P
ΣP
Однако при реальном измерении из-за неравномерности АЧХ и нестабильности режимов в элементах радиоприемного тракта может быть незначительное неравенство D≠D≠D, поэтому из полученных значений D, D, D, выбирают наименьшее.
Таким образом, предлагаемый способ измерения ДД радиоприемника по интермодуляции расширяет возможности, обеспечивает объективность и точность измерения, что позволяет дать более точную количественную оценку такому важному электрическому параметру, как ДД радиоприемника по интермодуляции.
2-1
Известно устройство для измерения динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции (см. Патент на изобретение №2224264, М.кл. G01K 23/20, опубл. 20.02.2004 г.). Устройство содержит: генератор полезного сигнала и мощный генератор блокирующего сигнала, эквивалент антенны, измеряемый радиоприемник, вольтметр, блок программного управления, блок вычисления ДД, в котором ДД по интермодуляции, вычисляется на основании значения ЭДС блокирования при ее измерении по командам блока программного управления. В устройстве от генератора полезного сигнала по командам блока программного управления устанавливают ЭДС полезного сигнала, значительно превышающую шумы (например, 100 мкВ) и частоту, равную частоте настройки приемника. На выходе приемника по командам блока управления устанавливают номинальное напряжение. Далее по командам блока управления устанавливают частоту выходного блокирующего сигнала мощного генератора так, чтобы частота сигнала находилась в ПП ФПС и в ПЗ ФОС приемника, и увеличивают уровень ЭДС блокирующего сигнала до такого значения, при котором напряжение на выходе радиоприемника станет меньше номинального на заданный коэффициент блокирования. После этого в блоке вычисления по командам блока управления происходит вычисление ДД по интермодуляции (D) с учетом значения ЭДС блокирования по формуле:
2-1
БЛ
БЛ
D=(2/3)(20 lgЕ-10 lg|К|+3), дБ,
БЛ
где Е - ЭДС блокирования в микровольтах,
БЛ
|К| - абсолютное значение коэффициента блокирования.
1
2
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
0
Устройство автоматизирует процесс измерения и вычисления ДД по интермодуляции. Однако в данном устройстве измерение высоким уровнем ЭДС блокирующего сигнала при заданном коэффициенте блокирования с дальнейшим вычислением ДД по интермодуляции, является косвенным и сопровождается перегрузкой нелинейных элементов приемника, что не позволяет дать точную количественную оценку ДД приемника по интермодуляции вида 2f-f=f. Кроме того, устройство не позволяет измерить ДД по интермодуляции вида f+f-f=f; суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f; измерить и вычислить ДД по интермодуляции вида f+f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника; суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника, вида 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника, и, следовательно, устройство не дает точной и объективной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции.
Известно устройство измерения ДД радиоприемника по интермодуляции (см. ГОСТ Р 52016 - 2003 «Приемники магистральной радиосвязи гектометрового - декаметрового диапазона волн». Параметры, общие технические требования и методы измерений. Принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 6 февраля 2003 г. №47 - ст. Дата введения 2004-01-01).
0
H
1
0
2
0
1
2
H
1
2
0
2-1
Устройство содержит: два однотипных генератора сигналов, эквивалент антенны (согласующее устройство), приемник, вольтметр, эквивалент нагрузки, при этом выходы первого и второго генераторов соединены соответственно с первым и вторым входами эквивалента антенны (согласующего устройства), выход которого соединен с входом приемника, выход которого подключен к соединенным между собой входам вольтметра и эквивалента нагрузки радиоприемника. Устройство работает следующим образом. От первого генератора сигналов на вход приемника через эквивалент антенны (согласующее устройство) подают немодулированный полезный калибровочный сигнал уровнем ЭДС 0 дБ·мкВ (1 мкВ) и частотой, равной частоте настройки приемника f. Усиление приемника регулируют до получения номинального значения уровня напряжения выходного сигнала приемника, равного U. Затем калибровочный сигнал отключают, а на вход приемника от первого и второго генераторов через эквивалент антенны (согласующее устройство) подают немодулированные сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС и с частотами, равными f=f±Δf и f=f±2Δf соответственно, где Δf устанавливается равной 20 кГц или другой величине в зависимости от ширины ПП ФОС, но обязательно так, чтобы сигналы помех с частотами f и f находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС приемника. Далее повышают одновременно, поддерживая их одинаковыми, уровни ЭДС от генераторов сигналов до такого значения Е, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U. Значение уровня Е одного из двух равных по уровню сигналов помех генераторов определяет ДД по интермодуляции вида 2f-f=f относительно 1 мкВ, который в децибелах определяют по формуле: D [дБ]=20 lg(E/1), где Е - значение уровня ЭДС одного из двух сигналов помех в микровольтах.
1
2
0
1
2
0
Устройство производит непосредственное измерение ДД по интермодуляции третьего порядка вида 2f-f=f с помощью двух однотипных генераторов, не вызывающее перегрузку нелинейных элементов приемника, и дает точную количественную оценку ДД приемника по интермодуляции вида 2f-f=f.
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
0
Однако устройство не позволяет измерить ДД по интермодуляции: вида f+f-f=f; суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f, измерить и вычислить ДД по интермодуляции: вида f+f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника; суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника; вида 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника; не обеспечивает точной и объективной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции, кроме того, процесс измерения в устройстве не автоматизирован.
Данное устройство измерения ДД радиоприемника по интермодуляции выбрано за прототип.
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
3
0
Достигаемым техническим результатом изобретения является обеспечение возможности измерения ДД радиоприемника по интермодуляции вида f+f-f=f, суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f, измерения и вычисления ДД по интермодуляции вида f+f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника, суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника, вида 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника, обеспечение точной и объективной количественной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции, а также обеспечение автоматизации измерений и вычислений.
Достижение технического результата обеспечивается в устройстве измерения ДД радиоприемника по интермодуляции, содержащем первый и второй генераторы, эквивалент антенны (согласующее устройство), радиоприемник, вольтметр и эквивалент нагрузки, при этом выходы первого и второго генераторов соединены соответственно с первым и вторым входами эквивалента антенны (согласующего устройства), выход которого соединен с входом радиоприемника, выход которого подключен к соединенным между собой входам эквивалента нагрузки и вольтметра, отличающемся тем, что в устройство введены автоматизированное рабочее место (АРМ), состоящее из соединенных между собой входной/выходной шиной блока цифровой обработки сигналов (БЦОС) и персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ), при этом с первого по пятый входами/выходами АРМ являются с первого по пятый входы/выходы БЦОС, третий генератор, причем первый, второй и третий генераторы, радиоприемник и вольтметр имеют цифровые входы/выходы управления и контроля, при этом выход третьего генератора подключен к третьему входу эквивалента антенны (согласующего устройства), а его цифровой вход/выход управления и контроля подключен к третьему выходу/входу АРМ, первый, второй, четвертый выходы/входы которого подключены к цифровым входам/выходам управления и контроля первого генератора, второго генератора, вольтметра соответственно, а первый цифровой вход/выход управления и контроля радиоприемника соединен с пятым выходом/входом АРМ.
При этом для обеспечения возможности измерения ДД по интермодуляции радиоприемника, формирующего цифровой выходной сигнал, радиоприемник снабжен вторым цифровым входом/выходом цифрового выходного сигнала и цифровых сигналов управления и контроля, причем второй цифровой вход/выход радиоприемника соединен с шестым выходом/входом АРМ, которым является шестой выход/вход БЦОС, посредством цифровой линии связи (ЦЛС).
А для обеспечения возможности измерения ДД по интермодуляции радиоприемника, формирующего оптический выходной сигнал, радиоприемник снабжен третьим оптическим входом/выходом оптического выходного сигнала и оптических сигналов управления и контроля, причем третий оптический вход/выход радиоприемника посредством волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) соединен с седьмым выходом/входом АРМ, которым является выход/вход введенного в АРМ оптического приемопередатчика, другой выход/вход которого соединен с входом/выходом введенного в АРМ оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя, другой вход/выход которого соединен с седьмым выходом/входом БЦОС.
1
2
3
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
3
0
1
2
0
Введение в предлагаемое устройство, осуществляющее способ измерения ДД радиоприемника по интермодуляции, третьего генератора, АРМ, включающее в себя БЦОС и ПЭВМ, а также генераторов, радиоприемника и вольтметра, имеющих цифровые входы/выходы управления и контроля, позволяет: измерить ДД радиоприемника по интермодуляции: вида f+f-f=f; и суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f; измерить и вычислить ДД радиоприемника по интермодуляции: вида f+f-f=f c учетом ширины ПП ФПС приемника; суммарного вида f+f-f=f и 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника; вида 2f-f=f с учетом ширины ПП ФПС приемника; дать точную и объективную количественную оценку ДД радиоприемника по интермодуляции, автоматизировать процесс измерения и вычисления.
Введение в устройство ЦЛС и снабжение радиоприемника цифровым входом/выходом, соединенным с АРМ, позволяет производить измерения ДД по интермодуляции радиоприемника, формирующего цифровой выходной сигнал.
Введение в устройство ВОЛС и введение в АРМ оптического приемопередатчика, оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя, а также снабжение радиоприемника оптическим входом/выходом, соединенным этой ВОЛС с соответствующим выходом/входом АРМ, которым является выход/вход оптического приемо-передатчика, позволяет производить измерения ДД по интермодуляции радиоприемника, формирующего оптический выходной сигнал.
Структурная схема предлагаемого устройства приведена на Фиг.6, в соответствии с которой устройство содержит автоматизированное рабочее место 1 (АРМ), при этом с первого по шестой входами/выходами АРМ 1 являются с первого по шестой входы/выходы блока 2 цифровой обработки сигналов (БЦОС), входная/выходная шина которого соединена с выходной/входной шиной персональной электронно-вычислительной машины 3 (ПЭВМ), первый генератор 4 сигналов, вход/выход которого подключен к первому выходу/входу АРМ 1, второй и третий выходы/входы которого подключены к входам/выходам соответственно второго генератора 5 сигналов и третьего генератора 6 сигналов, при этом выходы генераторов сигналов 4, 5, 6, подключены соответственно к первому, второму, третьему входам эквивалента 7 антенны (согласующего устройства), выход которого соединен с входом радиоприемника 8, выход которого подключен к соединенным между собой входам эквивалента 9 нагрузки и вольтметра 10, вход/выход вольтметра 10 соединен с четвертым выходом/входом АРМ 1, пятый выход/вход которого соединен с первым входом/выходом радиоприемника 8.
При этом радиоприемник 8 может быть снабжен вторым цифровым входом/выходом, который посредством цифровой линии 11 связи (ЦЛС) подключен к шестому выходу/входу АРМ 1.
Кроме того, радиоприемник 8 может быть снабжен третьим оптическим входом/выходом, который посредством волоконно-оптической линии 12 связи (ВОЛС) соединен с седьмым выходом/входом АРМ 1, которым является выход/вход дополнительно введенного оптического приемопередатчика 13, другой выход/вход которого соединен с входом/выходом дополнительно введенного оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя 14, другой вход/выход которого подключен к седьмому выходу/входу БЦОС 2.
Принцип работы предлагаемого устройства измерения ДД радиоприемника по интермодуляции заключается в следующем.
B
H
P
ФОС
0
B
H
ФПС
B
H
пар
троек
0
0
0
H
H
1
0
1
2
0
2
3
0
3
1
2
3
1
ФОС
3
1
2
1
2
1
2
3
П1
H
П1
1
2
3
0
0
1
П1
0
0
П1
В ПЭВМ 3, входящей в АРМ 1, вводят значения f и f - верхней и нижней граничных частот ПП ФПС, величину частотного интервала Δf загрузки ПП ФПС сигналами помех от радиостанций, ширину ПП ФОС (Δf), вычисляют частоту настройки приемника по формуле f=(f+f)/2, вычисляют ширину ПП ФПС по формуле Δf=f-f, вычисляют число пар (n) и троек (n) сигналов помех по формулам (1), (2), (3). Далее при помощи АРМ 1 включают радиоприемник 8 и устанавливают частоту настройки f, включают генератор 4 и устанавливают немодулированный или модулированный калибровочный сигнал частотой равной f и уровнем ЭДС равным E, затем калибровочный сигнал подают через эквивалент 7 антенны (согласующее устройство) на вход радиоприемника 8. Используя АРМ 1, регулируют усиление радиоприемника 8 до получения номинального значения уровня напряжения выходного сигнала U на эквиваленте 9 нагрузки, который измеряется вольтметром 10 и при помощи цифрового входа/выхода вольтметра 10 значение U передается в БЦОС 2, где обрабатывается и передается в ПЭВМ 3, затем генератор 4 отключают. При помощи АРМ 1 одновременно включают первый, второй, третий генераторы 4, 5, 6, устанавливают и контролируют в первом 4, втором 5 и третьем 6 генераторах выходные немодулированные или модулированные сигналы с частотами соответственно f=f±Δf, f=f±Δf и f=f±Δf, при этом величины отстроек Δf, Δf, Δf выбирают следующим образом: Δf≥4Δf; Δf=Δf+Δf, при соблюдении неравенства 2Δf≠Δf, но обязательно так, чтобы сигналы помех от генераторов 4, 5, 6 соответственно с частотами f, f, f находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС приемника. При помощи АРМ 1 регулируют и контролируют уровни ЭДС сигналов в генераторах 4, 5, 6, одновременно поддерживая их одинаковыми, до такого уровня Е, пока уровень напряжения выходного сигнала радиоприемника 8 на эквиваленте 9 нагрузки не достигнет номинального значения U. Значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех Е определяет ДД по интермодуляции вида f+f-f=f, относительно Е, который в децибелах определяют в АРМ 1 по формуле: D [дБ]=20 lg(Е/Е), где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах; Е - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в микровольтах.
1
П1
0
0
П1
При использовании в генераторах 4, 5, 6 логарифмической шкалы уровней сигналов динамический диапазон по интермодуляции определяют в АРМ 1 по формуле: D [дБ]=Е дБ·мкВ - Е дБ·мкВ, где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ; Е - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ.
1P
1
0
1
2
0
1
3
0
1
1
1
2
3
ПΣ
H
ПΣ
Σ
0
Σ
ПΣ
0
0
ПΣ
Далее в АРМ 1 по формуле (22) вычисляют ДД по интермодуляции D с учетом ширины ПП ФПС. Затем, при помощи АРМ 1, в первом 4, втором 5 и третьем 6 генераторах устанавливают частоты выходных сигналов равными f=f±Δf, f=f±2Δf и f=f±3Δf соответственно, где величина Δf выбирается таким образом, чтобы частоты f, f, f сигналов от генераторов 4, 5, 6 соответственно находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС. Затем при помощи АРМ 1 одновременно изменяют уровни ЭДС сигналов от генераторов 4, 5, 6, поддерживая их одинаковыми, до такого значения Е, пока уровень напряжения выходного сигнала радиоприемника 8 на эквиваленте 9 нагрузки не достигнет номинального значения U. Значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех Е определяет ДД по интермодуляции суммарного вида (D), относительно Е, который в децибелах (дБ) определяют в АРМ 1 по формуле: D [дБ]=20 lg(Е/Е), где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах; Е - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в микровольтах.
Σ
ПΣ
0
0
ПΣ
При использовании в генераторах 4, 5, 6 логарифмической шкалы уровней сигналов ДД по интермодуляции определяют в АРМ 1 по формуле: D [дБ]=Е дБ·мкВ - Е дБ·мкВ, где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ; Е - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ.
ΣP
Далее в АРМ 1 по формуле (24) вычисляют ДД по интермодуляции D с учетом ширины ПП ФПС.
3
0
1
П2
H
1
0
1
2
0
1
П2
2
1
2
0
0
2
П2
0
0
П2
Затем при помощи АРМ 1 отключают выходной сигнал третьего генератора 6 частотой f=f±3Δf и изменяют уровни ЭДС сигналов от первого 4 и второго 5 генераторов одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения Е, при котором уровень напряжения выходного сигнала радиоприемника 8 на эквиваленте 9 нагрузки не достигнет номинального значения U. При этом значения частот f=f±Δf и f=f±2Δf сигналов от первого 4 и второго 5 генераторов соответственно выбирают таким образом, чтобы они находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС. Значение уровня ЭДС Е одного из двух равных по уровню сигналов помех определяет ДД по интермодуляции D вида 2f-f=f относительно Е, который в децибелах определяют в АРМ 1 по формуле: D [дБ]=20 lg(Е/Е), где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах; Е - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в микровольтах.
2
П2
0
0
П2
2P
1P
ΣP
2P
При использовании в генераторах 4, 5 логарифмической шкалы уровней сигналов, ДД по интермодуляции определяют в АРМ 1 по формуле: D [дБ]=Е дБ·мкВ - Е дБ·мкВ, где Е - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ; Е - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ. Далее в АРМ 1 по формуле (23) вычисляют ДД по интермодуляции D с учетом ширины ПП ФПС. После этого из вычисленных значений D, D, D выбирают наименьшее.
Принцип работы устройства при измерении ДД по интермодуляции радиоприемника 8, формирующего цифровой выходной сигнал, аналогичен принципу работы, описанному выше. Отличие заключается в том, что выходной сигнал радиоприемника 8 по ЦЛС 11 поступает в АРМ 1, где напряжение выходного сигнала радиоприемника 8 измеряется в БЦОС 2 и передается в ПВЭМ 3. Управление и контроль радиоприемником 8 осуществляется при помощи АРМ 1 по ЦЛС 11.
Принцип работы устройства измерения ДД радиоприемника по интермодуляции в радиоприемнике 8, формирующего оптический выходной сигнал, аналогичен принципу работы, описанному выше. Отличие заключается в том, что выходной сигнал радиоприемника 8 по ВОЛС 12 поступает в АРМ 1, где после приема в оптическом приемопередатчике 13 и преобразования оптоэлектронном/электронно-оптическом преобразователе 14 в электрический цифровой сигнал поступает и измеряется в БЦОС 2 и передается в ПЭВМ 3. Управление и контроль приемником 8 осуществляется по ВОЛС 12 при помощи АРМ 1, в который дополнительно введены оптический приемопередатчик 13, оптоэлектронный/электронно-оптический преобразователь 14.
Устройство измерения ДД радиоприемника по интермодуляции, структурная схема которого приведена на Фиг.6, позволяет производить измерение в автоматизированном и в автоматическом режиме согласно заданному алгоритму, блок-схема которого приведена на Фиг.5. Перед началом измерений в автоматическом режиме в БЦОС 2 и ПЭВМ 3 вводятся априорные данные и включается автоматический режим работы устройства. Результаты измерений выводятся на экран монитора ПЭВМ 3.
Рассмотрим пример выполнения блоков предлагаемого устройства измерения ДД радиоприемника по интермодуляции.
АРМ 1 выполнен на основе БЦОС 2, ПЭВМ 3, оптического приемопередатчика 13, оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя 14, ЦЛС 11, ВОЛС 12.
БЦОС 2 может быть выполнен на процессорах типа TMS 320C6414 фирмы Texas Instruments и ПЛИСах (FPGA) Cyclone II и ЕР2С 20-50 фирмы «Альтера», XC4VFX100-10FF1571, XC9572XL-10VQ441 фирмы «Xilinx».
ПЭВМ 3 может быть выполнена на базе универсальной вычислительной машины фирмы «РАМЭК» и др.
Оптический приемопередатчик 13 и оптоэлектронный/электронно-оптический преобразователь 14 могут быть выполнены на микросхемах HEBR-5921 фирмы «Avago». ЦЛС 11 может быть выполнена в виде USB, «Ethernet», «Fast Ethernet» и др. ВОЛС 12 выполняется на основе волоконно-оптических кабелей типа ST/PC - ST/PC - СС-3 и др.
В качестве генераторов 4, 5, 6 сигналов могут быть применены управляемые генераторы типа: «Agilent E8257D-520 UNY», «Agilent E4438C» и др.
Эквивалент 7 антенны (согласующее устройство), эквивалент 9 нагрузки могут быть выполнены на резистивных или трансформаторных элементах фирмы «Mini-Circuites» или могут быть применены готовые согласующее устройство и эквивалент нагрузки фирмы «Mini-Circuites».
Радиоприемник 8 может быть типа: «Жасмин-54М», «Сапфир-04», «Жасмин-54», «Сапфир-09», «Стена», «Скаляр», «ЕМ 510» и другие, формирующие аналоговые, цифровые, оптические выходные сигналы.
В качестве вольтметра 10 могут быть применены мультиметры типа «Protek», «АРРА» и другие, имеющие цифровые входы/выходы «RS-232», «USB», «Ethernet» и т.д.