УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА ПРИЕМНИКА СВЧ
DEVICE TO CONTROL RECEIVER NOISE COEFFICIENT

Предлагаемое устройство относится к устройствам контроля радиолокационной аппаратуры и может быть использовано в связных и радиолокационных приемниках СВЧ.
Одним из основных параметров приемных устройств является их чувствительность и однозначно связанный с ней коэффициент шума (КШ). Известные устройства для контроля чувствительности приемников позволяют автоматизировать измерения чувствительности.
В качестве первого аналога рассмотрим устройство по авт. свид. №949824 /1/. Для повышения достоверности контроля чувствительности в нем использованы опорный генератор, блоки имитации полезного сигнала и сигнала помехи, блоки анализа искажений.
В качестве второго аналога рассмотрим устройство, в котором для повышения достоверности в нем использованы имитатор входного сигнала, коррелятор, решающий блок и блок индикации.
Достоинством первого и второго аналога являются высокая достоверность контроля чувствительности приемника в ВЧ диапазоне частот и возможность проведения измерений чувствительности в автоматическом режиме. К недостаткам этих устройств относятся высокая сложность аппаратуры контроля и невозможность их использования для достоверного контроля чувствительности приемников СВЧ в диапазоне рабочих частот. Это связано с тем, что в диапазоне СВЧ непосредственное измерение чувствительности затруднено и не обеспечивает необходимой точности /2/. Поэтому чувствительность приемника вычисляют по измеренному коэффициенту шума, точность измерения которого достаточно высока (до 0,1 дБ).
В качестве третьего аналога рассмотрим устройство измерения КШ приемника СВЧ /2/. Измерение КШ в этом устройстве производится в два этапа:
1) установка заданного уровня шума на выходе приемного устройства при включенном генераторе шума (ГШ);
2) измерение уровня шума, на выходе приемного устройства при подаче на его вход калиброванного уровня шума из ГШ. Достоинством этого устройства является высокая точность измерения КШ (не хуже 0,2 дБ) в диапазоне рабочих частот, а недостатком - невозможность оперативного контроля КШ.
В качестве четвертого аналога рассмотрим устройство для оперативного контроля чувствительности супергетеродинного приемника /3/. Это устройство содержит 4 электронных ключа (ЭК), 3 элемента И, аттенюатор, пороговый элемент, генератор эталонной частоты, измеритель искажений импульсов, элемент И-НЕ, амплитудный детектор, генератор заполнения, генератор импульсов, элемент ИЛИ, дешифратор, триггер, испытуемый приемник (ИП), индикатор, дисплей. При работе генератора импульсов импульс с его выхода поступает на прямой вход первого элемента И. Если ИП исправен, то на его выходе также присутствует импульс, который пройдя второй ЭК поступает на инверсный вход первого элемента И. Сигнал на выходе первого элемента И отсутствует. Если ИП не исправен, то отсутствие сигнала на инверсном выходе первого элемента при наличии сигнала на его прямом входе приведет к появлению сигнала на его выходе, загорается индикатор, сигнализирующий о неисправности приемника.
Таким образом, устройство /3/ обеспечивает оперативный автоматический контроль чувствительности приемника, однако при использовании его для контроля приемников СВЧ в диапазоне частот точность измерения чувствительности приемника, не превышает ±4 дБ, что явно недостаточно для достоверного контроля связной и, особенно, радиолокационной аппаратуры /2/.
Четвертый аналог является наиболее близким по техническому решению к предлагаемому устройству, и мы выбираем его в качестве прототипа.
Как отмечено выше, недостатком прототипа является недостаточная точность измерения чувствительности приемников СВЧ в диапазоне рабочих частот и высокая его сложность.
Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения чувствительности и достоверности контроля приемников СВЧ в диапазоне частот путем оперативного измерения КШ, а также снижения сложности устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее два электронных ключа, управляющие входы которых соединены между собой, генератор импульсов, испытуемый приемник, выход которого соединен со вторым электронным коммутатором, амплитудный детектор, пороговый элемент, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, элемент И-НЕ первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, элемент И, индикатор, введены сумматор, первый вход которого соединен с первым электронным ключом, а выход - со входом испытуемого приемника, генератор шума, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов и вторыми входами элементов И-НЕ и И, а выход - со вторым входом сумматора, регулируемый усилитель, сигнальный вход которого соединен со вторым электронным коммутатором, а выход - со входом амплитудного детектора, интегратор, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, УПТ, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с управляющим входом регулируемого усилителя, новые связи: выход элемента И-НЕ соединены с первым входом элемента И, выход элемента И соединен со входом индикатора, управляющий вход генератора импульсов соединен с управляющими входами электронных коммутаторов.
Таким образом, введение в известное устройство сумматора, генератора шума, регулируемого усилителя, УПТ, интегратора, и новых связей позволяет повысить точность измерений и достоверность контроля чувствительности приемников СВЧ в диапазоне частот путем оперативного измерения коэффициента шума (КШ) - параметра, однозначно связанного с чувствительностью приемника.
Предлагаемое устройство может применяться в автоматизированных системах контроля и измерения КШ приемников СВЧ и их чувствительности, в аппаратуре связи и РЛС.
Совокупности отмеченных признаков предлагаемого технического решения в других технических решениях авторами не обнаружено.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства оперативного контроля коэффициента шума приемника СВЧ.
Устройство содержит электронные ключи (ЭК) 1 и 8, сумматор 2, генератор 3 шума (ГШ), генератор 4 импульсов, испытуемый приемник 5, усилитель 6 постоянного тока (УПТ), интегратор 7, регулируемый усилитель 9, амплитудный детектор 10, пороговый элемент 11, элемент И-НЕ 12, элемент И 13, индикатор 14.
Рассмотрим работу предлагаемого устройства.
При включении режима контроля КШ электронный ключ 1 отключает вход сумматора 2 от антенны, электронный ключ 12 подключает выход испытуемого приемника 5 к сигнальному входу регулируемого усилителя 9 и включается генератор 4 импульсов, который формирует импульсы тока с большой скважностью (100-1000), вызываемые генерацией генератором 3 шумовых импульсов с калиброванной импульсной мощностью. Шумовая полоса генератора 3 превышает диапазон рабочих частот испытуемого приемника.
Щумовые импульсы, преобразованные и усиленные в приемнике 5 и регулируемом усилителе 9, детектируются в амплитудном детекторе 10. Одновременно в амплитудном детекторе 10 детектируются собственные шумы испытуемого приемника 5, усиленные регулируемым усилителем 9, которые вместе с продетектированными шумовыми импульсами 11 и подаются в интегратор 7. В интеграторе 7 импульсы интегрируются, а так как их скважность велика, то результат интегрирования достаточно точно соответствует уровню собственных шумов приемника (ошибка не превышает 1%) и практически не зависит от амплитуды шумовых импульсов.
Результат интегрирования после усиления в усилителе постоянного тока 6 воздействует на усиление регулируемого усилителя 9 таким образом, что уровень шума на его выходе всегда равен заданному и практически не зависит от КШ приемника.
Уровень шумовых импульсов, генерируемых генератором 3, выбирают таким, чтобы их амплитуда и уровень собственных шумов испытуемого приемника 5 на выходе регулируемого усилителя 9 были соизмеримыми (или равными).
Если КШ приемника мал, то петля ШАРУ, образованная амплитудным детектором 10, интегратором 7 и УПТ6 обеспечивает большое усиление регулируемого усилителя 9, и, следовательно, амплитуда шумовых импульсов на выходе амплитудного детектора 10 превысит заданный порог. При этом пороговый элемент 11 будет срабатывать по каждому шумовому импульсу и на первый вход элемента И-НЕ 12 поступит импульсная последовательность, идентичная последовательности, поступающей на второй вход элемента И-НЕ 12 из генератора 4 импульсов. На выходе элемента И-НЕ 12 формируется импульсная последовательность, инверсная к входной. Сложение инверсных последовательностей на элементе И 13 приводит к их взаимному вычитанию, и в результате на индикатор 14 поступает логический ″0″. Индикатор не горит.
Если КШ приемника велик, то петля ШАРУ уменьшает усиление регулировочного усилителя 9, амплитуда шумовых импульсов оказывается недостаточной для срабатывания порогового элемента 11 и на первый вход элемента И-НЕ 12 поступает логический ″0″. Это обеспечивает уровень логической ″1″ на выходе элемента И-НЕ 12 который разрешает прохождение импульсов от генератора 4 через элемент 13 на вход индикатора 14. Индикатор 14 включается.
Генератор шума 3 может быть выполнен на лавинно-пролетном диоде, сумматор 2 - на основе волноводного направленного ответвителя, интегратор и УПТ - на операционных усилителях серий 140, 174, 544 или аналогичных, регулируемый усилитель на микросхемах 171УВ1, 175УВ2, 265УВ2 или транзисторах.
Время контроля КШ не превышает 2-5 периодов повторения шумовых импульсов, т.е. единиц миллисекунд. Достоверность измерения КШ и чувствительности испытуемого приемника, обеспечиваются однозначным соответствием амплитуд шумовых импульсах значениям КШ и чувствительности, а точность - временем измерения, точностью калибровки мощности шумовых импульсов и точностью поддержания уровня шума на выходе регулируемого усилителя 9 петлей ШАРУ. Реально точность измерения КШ предлагаемого устройства не хуже ±1 дБ при времени измерения ≤5 мс.
Применение предлагаемого устройства позволит обеспечить оперативный достоверный контроль КШ (чувствительности) приемников СВЧ в диапазоне частот, а также контроль этих параметров во время работы систем связи и бортовых РЛС в моменты переключений режимов работ (прием-передача, обзор-сопровождение и т.д.)
ЛИТЕРАТУРА
1. Авт. свид. СССР №949824, заявка 2780601/09 от 12.07.1979 г.
2. Смогилев К.А., Вознесенский И.В., Филиппов Л.А., Радиоприемники СВЧ. Военное издательство МО СССР, М., 1967, 556 с.
3. Авт. свид. СССР №1218471, 1986, заявка 3809841/09 от 31.10.1984.