СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА РАДИОПРИЕМНИКА ПО ИНТЕРМОДУЛЯЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF MEASURING DYNAMIC RANGE OF RADIO RECEIVER ON INTERMODULATION AND DEVICE THEREFOR

Предлагаемые изобретения относятся к области радиотехнических измерений и могут быть использованы для измерения динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции.
0
Н
1,1
0
2,2
0
0
1,1
2,2
0
2,2
0
1,1
2,2
Н.
0
1,1
2,2
2-1
Данные изобретения объединены общим изобретательским замыслом. Известен способ измерения динамического диапазона (ДД) радиоприемника по интермодуляции (см. ГОСТ Р 52016 - 2003 «Приемники магистральной радиосвязи гектометрового-декаметрового диапазона волн». Параметры, общие технические требования и методы измерений). Данный способ заключается в следующем, при измерении на вход радиоприемника (приемника) подают немодулированный калибровочный сигнал с уровнем ЭДС (электродвижущей силы), равным 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, соответственно равными f=f±Δf и f=f±2Δf, где Δf - измерительный частотный интервал отстройки от f. Следует отметить, что первый индекс при обозначении частот (f и f) показывает номер сигнала помехи, а второй индекс показывает число одинаковых измерительных частотных интервалов (1Δf или 2Δf) отстройки частоты соответствующего сигнала помехи от f. Например, обозначение частоты f означает, что это второй сигнал помехи, отстроенный от f на два частотных интервала, равных 2Δf. Значение Δf устанавливают равным 20 кГц или другому значению в зависимости от ширины полосы пропускания (ПП) фильтра основной селекции (ФОС), но обязательно так, чтобы сигналы помех с частотами f и f находились в ПП фильтра предварительной селекции (ФПС) и в полосе задержания (ПЗ) ФОС. Уровни ЭДС сигналов помех повышают одновременно, поддерживая 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 f=2f-f относительно 1 мкВ, который в децибелах определяют по формуле: D[дБ]=20lg(E/1), где E - значение уровня ЭДС одного из двух сигналов помех в микровольтах.
0
1,1
2,2
Измерение по данному способу, дает достаточно точную количественную оценку ДД приемника по интермодуляции вида f=2f-f.
0
1
2
3
0
1,1
2,2
3,3
0
1,1
2,2
0
1
2
3
0
1,1
2,2
3,3
0
1,1
2,2
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
0
Однако способ не позволяет: измерить ДД приемника по интермодуляции вида f=f+f-f, суммарного вида f=f+f-f и f=2f-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 f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС приемника и вида f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС приемника, измерить и вычислить ДД приемника по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f, ДД по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника. Здесь k - ограниченный натуральный ряд чисел 3, 4, …, s, соответствующий числу одинаковых измерительных частотных интервалов отстройки частоты второго сигнала помехи от f, s - максимальное число измерительных частотных интервалов в ПП ФПС приемника.
Данный способ не обеспечивает объективной, полной и точной количественной оценки ДД приемника по интермодуляции.
Кроме того, в способе не осуществляется определение и уточнение значений граничных частот и ширины ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС приемника, что также снижает точность измерения ДД приемника по интермодуляции.
Известен способ измерения динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции (см. Патент на изобретение №2472166, М. кл. G01R 23/20, опубл. 10.01.2013 г.).
0
0
0
В
Н
В
Н
Н
1
0
1
2
0
2
3
0
3
1
2
3
1
2
3
3
1
2
1
2
П1
Н
П1
0
0
1
2
3
1
П1
0
0
П1
1
П1
0
0
П1
ФПС
В
Н,
P
ФПС
P
0
пар
троек
0
1
2
3
2
3
Данный способ заключается в следующем: при измерении на вход приемника подают немодулированный или модулированный калибровочный сигнал с уровнем ЭДС, равным E, частоту настройки калибровочного сигнала устанавливают равной частоте настройки приемника f, определяемой по формуле: f=(f+f)/2, где f и f - соответственно верхняя и нижняя граничные частоты ПП ФПС приемника. На выходе приемника устанавливают номинальный уровень напряжения выходного сигнала U, затем калибровочный сигнал отключают, после чего на вход приемника подают первый, второй и третий немодулированные или модулированные сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС, 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 измерительных частотных интервалов отстроек по отношению к частоте настройки приемника, которые выбирают в зависимости от ширины ПП ФОС, но обязательно так, 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 2Δf<Δf, далее повышают уровни ЭДС всех трех сигналов помех одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного E, пока напряжение выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из трех равных по уровню сигналов помех E к E определяет ДД приемника по интермодуляции вида f=f+f-f, который в децибелах определяют по формуле: D[дБ]=20lg(E/E), где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, E - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D[дБ]=E дБ·мкВ - E дБ·мкВ, где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ; E - 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. Далее определяют максимальновозможное число пар и троек сигналов помех в ПП ФПС, при нелинейном взаимодействии которых создаются интермодуляционные (комбинационные) составляющие с частотой равной f, при этом значение вероятности p появления каждого из n независимых сигналов помех на соответствующей частотной позиции в ПП ФПС приемника устанавливают p=1. Число пар и троек вычисляют соответственно по формулам n=p(n/2)=n/2, n=p[0,375n(n-3)+1]=0,375n(n-3)+1, после чего вычисляют ДД приемника по интермодуляции вида f=f+f-f с учетом ширины ПП ФПС по формуле:
1P
1
троек
пар
D=D[дБ]-(⅓)10lg[n+0,25n], дБ,
1,1
0
1
2,2
0
1
3,3
0
1
1
1,1
2,2
3,3
1
1
1
0
1
1,1
2,2
3,3
ПΣ
Н
ПΣ
0
0
1,1
2,2
3,3
0
1,1
2,2
Σ
ПΣ
0
0
ПΣ
Σ
ПΣ
0
0
ПΣ
0
1,1
2,2
3,3
0
1,1
2,2
затем устанавливают частоты первого, второго и третьего сигналов помех соответственно f=f±Δf, f=f±2Δf и f=f±3Δf, где Δf - измерительный частотный интервал отстройки по отношению к частоте настройки приемника, первый и второй индексы при обозначении частот (f, f, f) показывают соответственно номер сигнала помехи и число одинаковых измерительных частотных интервалов (1Δf, 2Δf, 3Δf) отстройки частоты соответствующего сигнала помехи от f, значение Δf выбирают таким образом, чтобы частоты первого, второго и третьего сигналов помех с частотами f, f, f 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 E, 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 E к E определяет ДД приемника по интермодуляции суммарного вида f=f+f-f и f=2f-f, который в децибелах определяют по формуле: D[дБ]=20lg(E/E), где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, E - значение ЭДС одного из трех равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D[дБ]=EдБ·мкВ - EдБ·мкВ, где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, E - 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 f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС по формуле:
ΣP
Σ
троек
пар
D=D[дБ]-(⅓)10lg[0,8n+0,2n], дБ,
3,3
0
1
1,1
0
1
2,2
0
1
П2
H
П2
0
0
1,1
2,2
2
П2
0
0
П2
2
П2
0
0
П2
0
1,1
2,2
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 E, 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 E к E определяет ДД приемника по интермодуляции вида f=2f-f, который в децибелах определяют по формуле: D[дБ]=20lg(E/E), где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, E - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D[дБ]=E дБ·мкВ - E дБ·мкВ, где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, E - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, затем вычисляют ДД приемника по интермодуляции вида f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС по формуле:
2P
2
троек
пар
D=D[дБ]-(⅓)10lg[4n+n], дБ,
1P
2P
ΣP
далее из вычисленных значений D, D, D выбирают наименьшее.
0
1
2
3
0
1,1
2,2
3,3
0
1,1
2,2
0
1
2
3
0
1,1
2,2
3,3
0
1,1
2,2
0
1,1
2,2
Способ позволяет измерить ДД приемника по интермодуляции вида f=f+f-f, суммарного вида f=f+f-f и f=2f-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 f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС приемника и вида f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС приемника, при этом выбор наименьшего значения из измеренных и вычисленных значений ДД по интермодуляции с учетом ширины ПП ФПС приемника позволяет дать достаточно объективную количественную оценку ДД радиоприемника по интермодуляции.
0
1,(k-1)
2,k
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
Однако способ не позволяет измерить и вычислить ДД приемника по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f, ДД по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника, т.е. не обеспечивает полной и точной количественной оценки ДД приемника по интермодуляции. Кроме того, в способе не осуществляется определение и уточнение значений граничных частот и ширины ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС приемника, что снижает точность измерения ДД приемника по интермодуляции.
Данный способ измерения динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции выбран за прототип.
0
1,(k-1)
2,k
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
Достигаемым техническим результатом изобретения является обеспечение полной и точной количественной оценки ДД радиоприемника по интермодуляции путем измерения ДД радиоприемника по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f, по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f с учётом ширины ПП ФПС приёмника.
ФПС
В
Н
B
H
P
ФПС
P
Данный технический результат достигается тем, что в способе измерения ДД радиоприёмника по интермодуляции, определяют ширину ПП ФПС по формуле: Δf=f-f, где f и f- соответственно, верхняя и нижняя граничные частоты ПП ФПС, 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, вычисляют число троек и пар сигналов помех соответственно по формулам:
0
0
H
0
1,1
0
И
2,2
0
И
И
0
1,1
2,2
П
H
П
0
0
1,1
2,2
П
0
0
П
П
п
0
0
п
0
1,1
2,2
0
H
И
И
P
0
0
0
Ш
Ш
H
H
Ш
0
1,1
2,2
P
,
-
-
-23
где p - вероятность появления каждого из η независимых сигналов помех на соответствующей частотной позиции в ПП ФПС приёмника, при этом p=1, после этого на вход радиоприёмника подают смодулированный или модулированный калибровочный сигнал, частоту настройки калибровочного сигнала устанавливают равной частоте настройки приёмника f, уровень ЭДС калибровочного сигнала изменяют до такого значения Е, пока уровень напряжения выходного сигнала приёмника не достигнет номинального значения U, при этом значение Е фиксируют, затем калибровочный сигнал отключают, после чего на вход приёмника подают первый и второй немодулированные или модулированные сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС, значения частот первого и второго сигналов помех выбирают соответственно f=f+Δf и f=f+2Δf, при этом величину измерительного частотного интервала Δf отстройки по отношению к частоте настройки приёмника f выбирают таким образом, чтобы частоты fи f находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС, затем уровни ЭДС первого и второго сигналов помех повышают одновременно, поддерживая одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного Е, пока уровень напряжения выходного сигнала приёмника не достигнет номинального значения U, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из двух равных по уровню сигналов помех Е к Е определяет ДД приёмника по интермодуляции вида f=2f-f, который в децибелах определяют по формуле: D[дБ]=20lg(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]=ЕЕ 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 определяют ДД приёмника по интермодуляции вида f=2f-f с учётом ширины ПП ФПС по формуле:  отличающемся тем, что перед подачей на вход приёмника калибровочного сигнала устанавливают частоту настройки приёмника равной f=f+Δf/2, где Δf>Δf, а на вход приёмника подают шумовую ЭДС, при этом спектральную плотность мощности (интенсивность) шума устанавливают равной кТДж, (Вт/Гц), где kпостоянная Больцмана, равная 1,38-10Дж/К, Τ- абсолютная температура, в градусах Кельвина (К), которую принимают из условия: 0,01Т≤Τ≤60Т,где Тстандартная комнатная температура, равная 293К, причем уровень шумовой ЭДС устанавливают, равным Е, при этом на выходе приёмника измеряют уровень шумового напряжения U, далее вычисляют номинальное значение напряжения выходного сигнала U по формуле: U=h U, где h - заданный коэффициент, причём h>1, после чего шумовую ЭДС отключают, а на вход приёмника подают калибровочный сигнал и после определения ДД приёмника по интермодуляции вида f=2f-f с учётом ширины ПП ФПС, равного D, вычисляют значение уровня ЭДС одного из n равных по уровню сигналов помех в ПП ФПС приёмника по формуле:
Пn
Пn
Пn
Пn
(Епn
дБ мкВ/20)
затем значение E дБ·мкВ переводят в линейный масштаб уровней сигналов по формуле: Е мкВ=10, значения E мкВ и E дБ·мкВ фиксируют, после чего изменяют одновременно и пошагово значения частот первого и второго сигналов помех с одинаковым частотным шагом, равным заданному измерительному частотному интервалу
И
0
1,(k-1),
0
И
2,k
0
И
И
0
и
ФПС
И
Δf, при этом на каждом частотном шаге устанавливают значения уровней ЭДС первого и второго сигналов помех на входе приемника равными E, затем изменяют одновременно и пошагово значения уровней ЭДС первого и второго сигналов помех с одинаковым амплитудным шагом, равным заданному измерительному амплитудному интервалу Δe, при этом значения частот первого и второго сигналов помех, соответствующие каждому частотному шагу, устанавливают соответственно по формулам: f=f+(k-1)Δf, f=f+kΔf, где k - ограниченный натуральный ряд чисел 3, 4, …, s, соответствующий числу одинаковых измерительных частотных интервалов Δf отстройки частоты второго сигнала помехи от f, s - число измерительных частотных интервалов Δf в ПП ФПС приемника, значение которого определяют по формуле: s≤(Δf/Δf)-1, при этом номер частотного шага определяют по формуле: i=(k-2)=1, 2, …, m=s-2, значения уровней ЭДС первого и второго сигналов помех на входе приемника, соответствующие каждому амплитудному шагу на каждом частотном шаге i, устанавливают согласно формуле:
q,i
0
1,i
0
r,i
0
Пn
R,i
0
П
E=E+qΔe=E=E+1Δe, …, E=E+rΔe=E, …, E=E+RΔe=E,
где q - ограниченный натуральный ряд чисел 1, 2, …, r, …, R, соответствующий номеру амплитудного шага на каждом частотном шаге
i
(1…m)
(1…m)
(1…m)
(1…m)
i=1, 2, …, m, равен q=1, 2, r, …, R,
Пn
0
П
0
q,i
i
q,i
1,(1…m)
2,(1…m)
r,(1…m)
R,(1…m)
q,i
1,(1…m)
2,(1…m)
r,(1…m)
R,(1…m)
1,(1…m)
2,(1…m)
r,(1…m)
(r,i)max
(r,i)max
(r,1)max
(r,2)max
(r,m)max,
1,(1…m)
2,(1…m)
r,(1…m)
R,(1…m)
(R,i)max
(R,1)max
(R,2)max
(R,m)max
где r=(E-E)/Δe, R=(E-E)/Δe, все значения E фиксируют, при этом на каждом амплитудном шаге каждого частотного шага q при соответствующих амплитудным шагам уровнях ЭДС на входе приемника, равных E=E, E, …, E, …, E, одновременно на выходе приемника измеряют уровни соответствующих выходных напряжений, равных U=U, U, …, U, …, U, все измеренные значения напряжений фиксируют, после чего из измеренных значений напряжений в диапазоне: U, U, …, U, выявляют максимальные значения напряжений каждого частотного шага, равные U=U, U, U, …, U затем из измеренных значений напряжений в диапазоне: U, U, …, U, …, U, также выявляют максимальные значения напряжений каждого частотного шага, равные U=U, U, …, U, все максимальные значения фиксируют, далее вычисляют суммарное напряжение по формуле:
0
0m
Σm
П
0m
0
(k-1)
k
m
П
0m
0m
П
m
П
0m
0m
П
затем первый и второй сигналы помех отключают, а на вход приемника подают смодулированный или модулированный калибровочный сигнал, частоту калибровочного сигнала устанавливают равной частоте настройки приемника f, а уровень калибровочного сигнала изменяют до такого значения ЭДС, равного E, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет значения U, при этом отношение E к E определяет ДД приемника по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f, который в децибелах определяют по формуле: D[дБ]=20lg(E/E), где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, E -значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D[дБ]=E дБ·мкВ - E дБ·мкВ, где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, E - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, затем вычисляют суммарное напряжение по формуле:
0mн
Σmн
П
0mн
0
1,1
2,2
0
(k-1)
k
mн
П
0mн
0mн
П
mн
П
0mн
0mн
П
парi
i
i
i
2
после чего уровень калибровочного сигнала изменяют до такого значения ЭДС, равного E, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет значения U, при этом отношение E к E определяет ДД приемника по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f, который в децибелах вычисляют по формуле: D[дБ]=20lg(E/E), где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, E - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D[дБ]=E дБ·мкВ - E дБ·мкВ, где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, E - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, далее, при соответствующем номере частотного шага, равного i=1, 2, …, m, вычисляют целое число пар сигналов помех в ПП ФПС приемника по формуле: n=P(n/k)=n/k, где p=1, k=i+2=3, 4, …, m+2=s, далее вычисляют суммарное напряжение по формуле:
0mn
Σmn
Пn
0mn
0
(k-1)
k
mn
Пn
0mn
0mn
Пn
mn
Пn
0mn
0mn
Пn
затем изменяют уровень калибровочного сигнала до такого значения ЭДС, равного E, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет значения U, при этом отношение E к E определяет ДД приемника по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС, который в децибелах определяют по формуле: D[дБ]=20lg(E/E), где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, E - значение ЭДС одного из n равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D[дБ]=E дБ·мкВ - E дБ·мкВ, где E -значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, E - значение ЭДС одного из n равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, далее вычисляют суммарное напряжение по формуле:
0mnн
Σmnн
Пn
0mnн
0
1
2
0
(k-1)
k
mnн
Пn
0mnн
0mnн
Пn
mnн
Пn
0mnн
0mnн
Пn
m
mn
mн
mnн
после чего изменяют уровень калибровочного сигнала до такого значения ЭДС, равного E, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет значения U, при этом отношение E к E определяет ДД приемника по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС, который в децибелах определяют по формуле: D[дБ]=20lg(E/E), где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, E - значение ЭДС одного из n равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле: D[дБ]=E дБ·мкВ - E дБ·мкВ, где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, E - значение ЭДС одного из n равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, далее из полученных значений D и D, а также из D и D выбирают наименьшие.
И
И
ФПС
И
И
ВЗ
0
ВЗ
0
И
ФПС
И
И
И
При этом для проведения измерения ДД приемника по интермодуляции до заданного номера порядка интермодуляции включительно задают нечетный номер порядка интермодуляции, равный значению N, который выбирают из ряда N=5, 7, …, 2n-1, затем вычисляют величину частотного измерительного интервала по формуле: Δf=2Δf/(N+3) и проверяют первое условие: Δf≥f-f, где f - верхняя граничная частота ПЗ ФОС, далее определяют максимальное число измерительных частотных интервалов отстройки второго сигнала помехи от f по формуле s=(N+1)/2 и проверяют второе условие: s≤(Δf/Δf)-1, при невыполнении данных условий значение N уменьшают на две единицы и повторяют вычисления Δf и s, при этом повторяют проверку первого и второго условий и так далее до выполнения данных условий.
пар
парi
троек
Для проведения измерения ДД приемника по интермодуляции применительно к электромагнитной обстановке (ЭМО) в конкретном месте приема вначале путем эмпирических исследований и измерений ЭМО в месте приема определяют вероятность p, значение которой лежит в пределах: 0<p<1, затем вычисляют значения n, n, n соответственно по формулам:
пар
парi
i
троек
2
2
3
n=p(n/2), n=p(n/k), n=p[0,375n(n-3)+1].
К
Ш
Ш
К
Д
К
З
Ш
З
Д
К,
К
К
В
К
1
К1
К
1
1
В
ВЗ
К
З
КЗ
К
З
ВЗ
К
н
К
1
К1
К
1
н
НЗ
К
З
КЗ
К
З
НЗ
ФОС
в
н
в
н
К
ВЗ
НЗ
К
ФОС
1И
К
И
2И
k
И
И
К
И
ВЗ
К
1И
2И
И
И
И
Ш
1И
К
И
1VAR
2И
К
И
2VAR
1VAR
2VAR
1VAR
К
Для определения и уточнения граничных частот и значений ширины ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС приемника, а также определения величины измерительного частотного интервала перед началом измерений ДД приемника по интермодуляции на вход приемника, настроенного на заданную частоту f, подают шумовую ЭДС с уровнем, равным E, а на выходе приемника измеряют уровень шумового напряжения U, далее определяют требуемый уровень выходного напряжения калибровочного сигнала U по формуле: U≥U≥AU, где A - заданная величина затухания на границах ПЗ ФОС, U - уровень максимально допустимого напряжения, выше которого наступает перегрузка приемного тракта, после чего шумовую ЭДС отключают и на вход приемника подают смодулированный калибровочный сигнал с частотой, равной частоте настройки приемника f и с таким уровнем ЭДС, равным E, чтобы на выходе приемника установить уровень напряжения выходного сигнала U, затем увеличивают частоту калибровочного сигнала до такого значения, равного f, при которой уровень выходного напряжения U уменьшится в заданное число A раз и установится равным U=U/A, где A - величина затухания на границах ПП ФОС, при этом значение частоты f фиксируют, далее продолжают увеличивать частоту калибровочного сигнала до такого значения, равного f, при которой уровень выходного напряжения U уменьшится в заданное число A раз и установится равным U=U/A, при этом значение f фиксируют, затем устанавливают частоту калибровочного сигнала равной F и далее уменьшают частоту калибровочного сигнала до такого значения f, при котором уровень выходного напряжения U уменьшится в заданное число A раз и установится равным U=U/A, при этом значение f фиксируют и далее продолжают уменьшать значение частоты калибровочного сигнала до такого значения, равного f, при котором уровень выходного напряжения U уменьшится в заданное число A раз и установится равным U=U/A, при этом значение f фиксируют, затем вычисляют ширину ПП ФОС по формуле: Δf=f-f, где f и f - соответственно верхняя и нижняя граничные частоты ПП ФОС при данной частоте настройки приемника f, при этом f и f - соответственно верхняя и нижняя граничные частоты ПЗ ФОС при данной частоте настройки приемника f, значение Δf фиксируют, затем калибровочный сигнал отключают, а на вход приемника подают первый и второй немодулированные измерительные сигналы с одинаковыми уровнями ЭДС и с частотами, соответственно равными f=f+Δf и f=f+2Δf, где Δf - величина измерительного частотного интервала отстройки измерительного сигнала от частоты настройки приемника f, которую выбирают из условия: Δf≥f-f, уровни ЭДС измерительных сигналов повышают одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого максимального значения E=E=E, пока уровень напряжения выходного измерительного сигнала приемника не достигнет заданного значения U, при этом U≥гU, где г - заданный коэффициент, который выбирают из условия: 5≤г≤30, затем одновременно увеличивают значения частот первого и второго измерительных сигналов согласно формулам: f=f+Δf+Δf; f=f+2Δf+Δf, причем Δf и Δf=2Δf - изменяемые величины отстроек от частоты настройки приемника f которые определяют согласно формулам:
jvar
min
jvar
max
jvar
min
jvar
max
max
ФОС
min
ФОС
К
ФОС
1И
В
К
2И
В,
И
1ФПС
К2
И
1ФПС
1ФПС
В
1И
К
И
2И
К
И
здесь j - номер шага перестройки, Δf - величина изменяемого шага перестройки частоты первого измерительного сигнала, которую выбирают из условия: Δf≤Δf≤Δf, 2Δf - величина изменяемого шага перестройки частоты второго измерительного сигнала, которую выбирают из условия 2Δf≤2Δf≤2Δf, при Δf≥Δf Δf≤Δf/d, где d - максимальное число шагов перестройки частот первого и второго измерительных сигналов, которое выбирают из условия: (f/Δf)≤d<∞, увеличение значений частот первого и второго измерительных сигналов производят до таких значений, соответственно равных f=(f+f)/2 и f=f в которых уровень выходного напряжения U уменьшится в заданное число A раз и установится равным U=U/A, здесь A - величина затухания на границах ПП ФПС, значение частоты f фиксируют, затем устанавливают значения частот первого и второго измерительных сигналов соответственно f=f-Δf и f=f-2Δf,
И
К
И
К
НЗ,
1И
2И
И
И
1И
К
И
1VAR
2И
К
И
2VAR
1VAR
2VAR
1VAR
К
1И
К
Н
2И
Н
И
1ФПС
К2
И
1ФПС,
Н
ФПС
В
Н,
В
Н
К
К
ВЗ
КЗ
В
КЗ
К
З
НЗ
КЗ
Н
КЗ
К
З
ВЗ
В
ВЗ
НЗ
НЗ
Н
КЗ
К
З
где Δf - величина измерительного частотного интервала отстройки измерительного сигнала от частоты настройки приемника f, которую выбирают из условия: Δf≥f-f уровни ЭДС измерительных сигналов изменяют одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого максимального значения E=E=E, пока уровень напряжения выходного измерительного сигнала приемника не достигнет заданного значения U, затем одновременно уменьшают значения частот первого и второго измерительных сигналов согласно формулам: f=f-Δf-Δf; f=f-2Δf-Δf, где Δf и Δf= 2Δf - изменяемые величины отстроек от частоты настройки приемника f, уменьшение значений частот первого и второго измерительных сигналов производят до таких значений, соответственно равных f=(f+f)/2 и f=f, при которых уровень выходного напряжения U уменьшится в заданное число A раз и установится равным U=U/A значение частоты f фиксируют, затем вычисляют ширину ПП ФПС по формуле: Δf=f-f где f и f - соответственно верхняя и нижняя граничные частоты ПП ФПС при данной частоте настройки приемника f, далее измерительные сигналы отключают, а на вход приемника подают смодулированный калибровочный сигнал с уровнем ЭДС, равным E, частоту настройки калибровочного сигнала устанавливают равной частоте f, при этом уровень выходного напряжения установится равным U, увеличивают частоту калибровочного сигнала до значения f, при этом уровень выходного напряжения должен соответствовать условию: U≤U/A, далее устанавливают частоту калибровочного сигнала равной f, при этом уровень выходного напряжения остается равным U, затем уменьшают частоту калибровочного сигнала до значения f, при этом уровень выходного напряжения должен соответствовать условию: U≤U/A, далее вычисляют ширину верхней и нижней ПЗ ФОС соответственно по формулам: Δf=f-f и Δf=f-f, значения частот калибровочного сигнала в верхней и нижней ПЗ ФОС, при которых U>U/A, фиксируют и исключают из частотной настройки сигналов помех при измерении ДД приемника по интермодуляции.
Поясним возможность достижения указанного технического результата отличительными признаками предлагаемого способа.
0
1,(k-1)
2,k
m
0
1,(k-1)
2,k
mn
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
mн
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
mnн
m
mn
mн
mnн
Подача шумовой ЭДС на вход приемника и измерение шумового напряжения на выходе приемника, определение значения номинального уровня напряжения выходного сигнала, вычисление уровня ЭДС одного из n сигналов помех в ПП ФПС приемника, а также пошаговое изменение частот первого и второго сигналов помех в ПП ФПС приемника и на каждом частотном шаге, также пошаговое изменение уровня ЭДС сигналов помех на входе приемника, при этом на каждом амплитудном шаге измерение уровней напряжения выходного сигнала приемника и их фиксация (запоминание), затем выявление из измеренных уровней напряжений выходных сигналов приемника по два максимальных значения для каждого частотного шага, вычисление числа пар сигналов помех в ПП ФПС, соответствующего каждому частотному шагу, вычисление суммарных напряжений выходного сигнала приемника и далее использование калибровочных сигналов позволяет измерить и вычислить ДД приемника по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f (D), ДД по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника (D), ДД приемника по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f (D), ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника (D). Выбор наименьшего из полученных значений D и D, а также выбор наименьшего из полученных значений D и D позволяет дать более полную и точную количественную оценку ДД радиоприемника по интермодуляции.
Кроме того, подача шумовой ЭДС на вход приемника и измерение шумового напряжения на выходе приемника, определение требуемых уровней выходных напряжений калибровочного и измерительного сигналов, использование двух измерительных сигналов с заданными уровнями на входе приемника, которые одновременно перестраивают по частоте относительно частоты настройки приемника, и одновременное измерение уровня напряжения выходного измерительного сигнала приемника, позволяет дополнительно определить и уточнить значения граничных частот ПП ФПС приемника, а использование одного калибровочного сигнала с заданным уровнем на входе приемника, который перестраивают по частоте относительно частоты настройки приемника и одновременное измерение уровня напряжения выходного калибровочного сигнала приемника, позволяет дополнительно определить и уточнить значения граничных частот ПП ФОС и значения граничных частот верхней и нижней ПЗ ФОС приемника. Определение и уточнение граничных частот ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС обеспечивает дополнительную возможность более точно задать: значения частот настройки приемника; значения частот калибровочных и измерительных сигналов; величину измерительного частотного интервала, что позволяет дополнительно уточнить ширину ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС, общее число сигналов помех и общее число измерительных частотных интервалов, расположенных в ПП ФПС приемника, и, следовательно, повысить точность измерения ДД радиоприемника по интермодуляции.
Сущность способа поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображен пример амплитудно-частотного распределения радиосигналов (АЧРР) от источников радиоизлучений (ИРИ) в широком диапазоне радиочастотного спектра (РЧС) при сложившейся электромагнитной обстановке (ЭМО) в данном месте приема
2
На Фиг.2 изображены реальные сигналы от радиостанций в одном из участков (например, Δf) диапазона РЧС, на который настроен ФПС приемника.
На Фиг.3 изображена идеализированная модель ПП ФПС приемника при полной загрузке упорядоченными сигналами от радиостанций с равными по ширине частотными спектрами.
На Фиг.4 изображено амплитудно-частотное распределение первого и второго измерительных сигналов помех в ПП ФПС в процессе измерений динамического диапазона приемника по интермодуляции, при этом идеализированные модели амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) ФПС и ФОС приемника прямоугольные и симметричные.
На Фиг.5 изображены характеристики затухания (А) от частоты трех ФПС приемника с взаимно перекрывающимися ПП.
На Фиг.6 изображены модели характеристик затухания от частоты ФПС и ФОС приемника.
Данный способ осуществляется следующим образом.
РЧС
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
4
6
8
P
1
3
5
7
9
P
Согласно Фиг.1 амплитудно-частотное распределение радиосигналов (АЧРР) в широком диапазоне частот весьма неравномерное. Уровни радиосигналов Е различны и носят случайный характер. Диапазон РЧС, равный Δf, разбит на частотные участки Δf, Δf, Δf, Δf, Δf, Δf, Δf, Δf, Δf. Уровни E отдельных групп сигналов значительно отличаются друг от друга. Есть группы сигналов, например на частотных участках Δf, Δf, Δf, Δf, в которых значения уровней E отдельных сигналов и значения частотных интервалов Δf между сигналами относительно близки между собой, кроме того, вероятность p появления каждого отдельного независимого радиосигнала в данных группах достаточно высока и лежит в пределах: 0,5<p<1. Есть группы сигналов, например на частотных участках Δf, Δf, Δf, Δf, Δf, в которых уровни E радиосигналов значительно ниже уровней радиосигналов ранее рассмотренных, частотные интервалы Δf между радиосигналами менее равномерны и вероятность появления радиосигнала p на данных участках ниже и лежит в пределах: 0<p≤0,5. Однако известно, что АЧРР зависит от каждой конкретной ЭМО в месте приема. Поэтому значения вероятностей (p) появления независимых сигналов на соответствующих частотных позициях участков диапазона РЧС определяют эмпирическим путем.
ФОС
P
ФОС
P
С
ФПС
В
Н
В
Н
0
Согласно Фиг.2 полосы частот излучения отдельных сигналов соизмеримы с ПП ФОС приемника, равного Δf, значения частотных интервалов между несущими частотами сигналов, равные Δf, близки между собой, при этом Δf≈Δf. Сигналы с уровнями E, расположены в ПП ФПС приемника шириной, равной Δf=f-f, где f и f - верхняя и нижняя границы ПП ФПС соответственно. Частота настройки приемника f расположена на произвольной частотной позиции в ПП ФПС. Очевидно, что вероятность (p) появления независимых сигналов в данном участке диапазона РЧС на соответствующих частотных позициях в ПП ФПС, при которых в результате нелинейного взаимодействия сигналов помех возникают комбинационные (интермодуляционные) составляющие (помехи), частоты которых совпадают с частотами в ПП ФОС приемника, достаточно высока и лежит в пределах: 0,5<p<1.
P
СП,
ФПС
В
Н
В
Н
0
0
Н
P
ФОС
P
ФОС
P
ВЗ
В
Н
P
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
(n-2)
(n-1)
n
Согласно модели, изображенной на Фиг.3, АЧХ ФПС и ФОС приемника прямоугольные и симметричные. Частотные спектры сигналов вплотную примыкают друг к другу и полностью занимают ПП ФПС. Частотные интервалы между несущими частотами сигналов одинаковы и равны Δf. Сигналы имеют одинаковые уровни, равные E и границы частотных спектров крайних сигналов совпадают с границами ПП ФПС. Значение p=1. Ширина ПП ФПС равна Δf=f-f, где f и f - верхняя и нижняя граничные частоты ПП ФПС соответственно. Частота настройки приемника равна несущей частоте f желательного сигнала и расположена в центре ПП ФОС, но на краю ПП ФПС и равна f=f+Δf/2. Ширина ПП ФОС Δf равна ширине частотного спектра принимаемого приемником желательного сигнала и равна Δf, то есть Δf=Δf. При данной настройке приемника ширина ПЗ ФОС определяется верхней полосой задержания ФОС и равна Δf=f-(f+Δf). Число упорядоченных сигналов помех при полной загрузке ПП ФПС приемника сигналами с соответствующими частотами f, f, f, f, f, f, f, f, f, f, f, f, …, f, f, f, равно n, которое определяют по формуле:
при вычислении n берется целая часть числа.
0
0
1
2
3
0
1
2
0
1
2
3
0
1
2
0
2
3
0
3
4
0
4
5
0
5
6
0
6
7
0
7
8
0
8
9
0
9
10
0
10
11
0
11
12
0
(n-2)
(n-1)
0
(n-1)
n
0
(k-1)
k
Нелинейное взаимодействие данных сигналов в элементах приемного тракта приводит к возникновению интермодуляционных составляющих третьего и высших порядков, частоты которых совпадают с частотой настройки радиоприемника f. В данном способе измерений интермодуляционные помехи нечетных порядков выше третьего являются интермодуляционными помехами высших порядков. Интермодуляционные помехи третьего порядка рассматриваются в данном способе как результат взаимодействия троек и пар сигналов помех вида f=f+f-f; вида f=2f-f; суммарного вида f=f+f-f и f=2f-f, интермодуляционные помехи высших порядков рассматриваются в данном способе как результат взаимодействия пар сигналов помех видов: f=3f-2f, f=4f-3f, f=5f-4f, f=6f-5f, f=7f-6f, f=8f-7f, f=9f-8f, f=10f-9f, f=11f-10f, f=12f-11f, …, f=(n-1)f-(n-2)f, f=nf-(n-1)f, таким образом f=kf-(k-1)f, где k=3, 4, …, 11, 12, …, n-1, n.
Максимальные числа троек и пар сигналов помех в ПП ФПС, создающих интермодуляционные помехи третьего порядка, определяют соответственно по формулам:
троек
пар
где p=1, при вычислении n, n берется целая часть числа.
Максимальное число пар сигналов помех в ПП ФПС, создающих интермодуляционные помехи каждого из высших порядков (порядков выше третьего), определяют по формуле:
парk
где p=1, k=3, 4, …, n, при вычислении n берется целая часть числа.
Очевидно, что числа пар и троек сигналов помех, создающих интермодуляционные составляющие третьего и высших порядков, при упорядоченном излучении радиостанций, согласно модели на Фиг.3, полностью зависят от ширины ПП ФПС приемника. Все интермодуляционные составляющие, возникающие в результате нелинейного взаимодействия большого числа пар и троек сигналов помех в ПП ФПС, складываясь в ПП ФОС, увеличивают общий уровень колебания помехи на выходе приемника.
Известные способы предусматривают измерения ДД радиоприемника по интермодуляции только третьего порядка с учетом и без учета числа троек и пар сигналов помех, расположенных в ПП ФПС приемника. Однако известными способами не производят измерений интермодуляционных составляющих высших порядков и вычислений их сумм без учета и с учетом ширины ПП ФПС приемника, которые возникают как результат взаимодействия пар сигналов помех, находящихся в ПП ФПС приемника. Отсутствие таких измерений обусловлено узкой ПП ФПС и передаточными (амплитудными) характеристиками приемников, где превалирующей является интегральная нелинейность, при которой уровни интермодуляционных составляющих высших порядков имеют малые величины по сравнению с уровнем интермодуляционной составляющей третьего порядка. Однако в приемниках с широкой ПП ФПС число интермодуляционных составляющих высших порядков велико и их следует измерять. Кроме того, в передаточных характеристиках АЦП и ЦАП приемников, наряду с интегральной нелинейностью, сильно проявляется дифференциальная нелинейность с локальными точками «изломов» и «перегибов», где производные (параметры нелинейности) достигают высоких значений. Поэтому при действии сигналов с относительно малыми уровнями на входе возникают относительно высокие уровни интермодуляционных составляющих высших порядков на выходе приемника. Следовательно, для полной и точной количественной оценки ДД приемника по интермодуляции необходимы измерения интермодуляционных составляющих высших порядков, при этом следует изменять уровни сигналов помех на входе приемника с целью более точного выявления локальных точек дифференциальной нелинейности передаточной характеристики приемника.
Основной задачей предлагаемого способа является измерение и вычисление интермодуляционной помехи в ПП ФОС приемника, состоящей из суммы интермодуляционных составляющих высших порядков, суммы интермодуляционных составляющих высших порядков и третьего порядка, без учета и с учетом ширины ПП ФПС приемника.
0
Н
И
И
И
P
Для решения поставленной задачи используем модель, изображенную на Фиг.4, согласно которой значение частоты настройки приемника равно: f=f+Δf/2, где Δf - ширина измерительного частотного интервала, которую выбирают таким образом, чтобы сигналы помех находились в ПП ФПС и ПЗ ФОС, причем Δf≥Δf. Число измерительных частотных интервалов в ПП ФПС приемника s выбирают из условия:
1,1
0
И
2,2
0
И
И
1,2
0
И
2,3
0
И
1,3
0
И
2,4
0
И
1,4
0
И
2,5
0
И
1,(s-1)
0
И
2,s
0
И
1,(k-1)
0
И
2,k
0
И
И
0
1,(k-1)
2,k
И
0
При начальной установке частот сигналов помех значения частот первого и второго сигналов помех соответственно равны: f=f+1Δf и f=f+2Δf. Перестройка частоты сигналов помех осуществляется пошагово с частотным шагом, равным частотному интервалу Δf. При первом шаге перестройки частоты (i=1) частоту первого сигнала помехи устанавливают равной f=f+2Δf, частоту второго сигнала помехи устанавливают равной f=f+3Δf. При втором шаге перестройки частоты (i=2), частоту первого сигнала помехи устанавливают равной f=f+3Δf, частоту второго сигнала помехи устанавливают равной f=f+4Δf. При третьем шаге перестройки частоты (i=3) частоту первого сигнала помехи устанавливают равной f=f+4Δf, частоту второго сигнала помехи устанавливают равной f=f+5Δf и так далее. При m-м шаге перестройки частоты (i=m) частоту первого сигнала помехи устанавливают равной до f=f+(s-1)Δf, частоту второго сигнала помехи устанавливают равной f=f+sΔf. Таким образом, каждому номеру частотного шага i=1, 2, 3, …, m, соответствуют значения частот первого и второго сигналов помех соответственно f=f+(k-1)Δf и f=f+kΔf, где k=i+2=3, 4, 5, …, s=m+2. Следовательно, i=k-2, …, m=s-2, где k - число частотных интервалов Δf отстройки частоты второго сигнала помехи от f. Индексы в обозначении частот (f, f) сигналов помех указывают соответственно номер сигнала помехи и число измерительных частотных интервалов Δf отстройки частоты соответствующего сигнала помехи от f.
0
Пn
П
Пn
Пn
0
П,
П
0
qi
0
i
qi
q
0
Уровни ЭДС сигналов помех также изменяют пошагово от значения ЭДС, равного E,до значения ЭДС, равного E, и далее до значения ЭДС, равного E, с измерительным амплитудным интервалом Δe. Число амплитудных шагов q, соответствующее значению E, равно r=(E-E)/Δe, число амплитудных шагов q, соответствующее значению E равно R=(E-E)/Δe. Каждому амплитудному шагу q=1, …, r, …, R каждого частотного шага i=1, …, m соответствуют уровни ЭДС сигналов помех, значения которых определяют по формуле: E=E+qΔe, так как уровни ЭДС сигналов помех на каждом частотном шаге изменяют одинаково, то E=E=E+qΔe, и, таким образом, пошаговое распределение уровней ЭДС сигналов помех представляет собой последовательность:
1
0
r
0
Пn
R
0
П
E=E+1Δe, …, E=E+rΔe=E, …, E=E+RΔe=E.
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
И
0
0
1,1
2,2
(1+2)
0
1,(k-1)
2,k
(k-1+k)
(2k-1)
max
i
0
max
И
И
ФПС
max
И
И
ВЗ
0
Для измерения интермодуляционных составляющих вида f=2f-f и видов: f=kf-(k-1)f используют одну пару сигналов помех. Номера N порядков интермодуляции здесь равны как сумма чисел частотных интервалов Δf, на которые отстроены каждый из двух сигналов помех от f, следовательно, для помехи третьего порядка вида f=2f-f, номер порядка равен N=1+2=3, то есть 3-й порядок. Для помех высших порядков вида f=kf-(k-1)f номера порядков N равны: k-1+k=2k-1, то есть (2k-1)-e порядки, где k=3, …, s, и, таким образом, номера высших порядков равны; N=5, 7, …, 2s-1, следовательно, измеряемый максимальный высший порядок интермодуляционной помехи равен: N=2s-1. Так как номер частотного шага i=k-2, …, m=s-2, то порядок измеряемой интермодуляционной составляющей в зависимости от номера частотного шага пары сигналов помех вычисляют по формуле: N=2i+3. Очевидно, что можно задать любой высший нечетный порядок измеряемой интермодуляционной составляющей из ряда N=5, 7, …, 2k-1, затем определить число измерительных частотных интервалов отстройки второго сигнала помехи от f и номер частотного шага сигналов помех для измеряемого порядка соответственно по формулам: k=(N+1)/2, i=(N-3)/2. В зависимости от выбранного N можно вычислить величину Δf по формуле: Δf=2Δf/(N+3), при которой пары сигналов помех будут равномерно распределены в ПП ФПС, при этом величина Δf должна быть такой, чтобы сигналы помех находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС, то есть Δf≥f-f.
P
троек
пар
P
И
парk
И
P
Перед измерениями ДД приемника по интермодуляции устанавливают численное значение Δf согласно модели, изображенной на Фиг.3. Определяют число сигналов помех в ПП ФПС радиоприемника по формуле (1). Число троек (n) сигналов помех определяют по формуле (2). Число пар (n) сигналов помех определяют по формуле (3), а при Δf=Δf число пар (n) сигналов помех определяют по формуле (4). Однако согласно Фиг.4 при Δf>Δf номер порядка интермодуляции определяется номером частотного шага пары измерительных сигналов помех в ПП ФПС. Поэтому число пар сигналов помех в ПП ФПС, которые создают интермодуляционные составляющие высших порядков при соответствующем номере частотного шага, согласно Фиг.4, определяют по формуле:
i
И
0
i
где p=1, k - число частотных измерительных интервалов Δf отстройки второго измерительного сигнала помехи от f при соответствующем номере частотного шага i=1, 2, …, m вычисляют по формуле: k=i+2=3, 4, …, s=m+2.
При определенном значении вероятности появления каждого из n независимых сигналов на соответствующих частотных позициях в ПП ФПС, при которых возникают соответствующие интермодуляционные составляющие третьего и высших порядков, лежащем в пределах 0<p<1, число троек и пар сигналов помех определяют соответственно по формулам:
0
Н
И
И
1,1
0
И
2,2
0
И
0
0
0
0
0
Ш
Ш
0
пр
ФПС
пр
Ш
Н
-23
-21
1/2
Процесс измерения заключается в следующем. Согласно Фиг.4 устанавливают частоту настройки приемника равной f=f+Δf/2, при этом величину измерительного частотного интервала Δf выбирают так, чтобы частоты первого и второго сигналов помех, значения которых соответственно равны f=f+Δf и f=f+2Δf, находились в ПП ФПС и в ПЗ ФОС. На вход приемника подают шумовую ЭДС, при этом спектральную плотность мощности (интенсивность) шума устанавливают равной кТ, Дж, (Вт/Гц), где k - постоянная Больцмана, равная 1,38·10 Дж/К, Т - абсолютная температура, в градусах Кельвина, К, при этом Т принимают в зависимости от коэффициента шума (чувствительности) приемника из условия: 0,01Т≤Т≤60Т, где Т - стандартная комнатная температура, равная 293К (t=20°C). Например, в случае принятия Т=Т интенсивность шума равна кТ ≈4·10 Дж, (Вт/Гц), тогда уровень шумовой ЭДС, равный E, на входе приемника в ПП ФПС определяют по формуле: E=(4 кТ R Δf), где R - входное сопротивление приемника. При этом на выходе приемника измеряют уровень шумового напряжения U, значение которого фиксируют, затем вычисляют номинальное значение уровня напряжения выходного сигнала U по формуле:
Н
0
0
Н
0
1,1
2,2
П
Н
П
П
0
0
1,1
2,2
где h - заданный коэффициент, который определяют исходя из требуемого отношения сигнал/шум на выходе приемника, при этом h>1, значение U фиксируют, после чего шумовой сигнал отключают. Затем на вход радиоприемника подают немодулированный или модулированный калибровочный сигнал, частоту настройки калибровочного сигнала устанавливают равной частоте настройки приемника f, уровень ЭДС калибровочного сигнала изменяют до такого значения E, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U, при этом значение E фиксируют, затем калибровочный сигнал отключают, а на вход приемника подают первый и второй смодулированные или модулированные сигналы помех с одинаковыми уровнями ЭДС, при этом значения частот первого и второго сигналов помех устанавливают соответственно f и f. Затем уровни ЭДС первого и второго сигналов помех повышают одновременно, поддерживая одинаковыми, до такого значения ЭДС, равного E, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет номинального значения U, значение E фиксируют, при этом отношение значения уровня ЭДС любого из двух равных по уровню сигналов помех E к E определяет ДД приемника по интермодуляции третьего порядка вида f=2f-f, который в децибелах определяют по формуле:
0
П
где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, E - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле:
0
П
0
1,1
2,2
где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, E - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ. Значение D[дБ] определяется, главным образом, интегральной нелинейностью амплитудной характеристики приемника. Затем вычисляют ДД приемника по интермодуляции третьего порядка вида f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС, а также вычисляют значение уровня ЭДС одного из n равных по уровню сигналов помех в ПП ФПС приемника соответственно по формулам:
Пn
и переводят значение E дБ·мкВ в линейный масштаб уровней сигналов по формуле:
Пn
Пn
Значения E мкВ и E дБ·мкВ фиксируют.
Пn
Н
0
1,1
2,2
Величина E определяет максимальный уровень ЭДС каждого из n сигналов помех в ПП ФПС приемника, при котором суммарный уровень напряжения интермодуляционной помехи третьего порядка на выходе приемника, созданной парами и тройками равных по уровню сигналов помех в ПП ФПС, не превысит значения U. Следовательно, ДД приемника по интермодуляции третьего порядка вида f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС вычисляют по формуле:
0
Пn
где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в микровольтах, E - значение ЭДС одного из n равных по уровню сигналов помех в микровольтах, в логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД определяют по формуле:
0
Пn
P
0
1,1
0
И
2,2
0
И,
1,(k-1)
0
И
2,k
0
И
И
0
0
0
Пn
П
q,i
0
i
1,i
0
i
r,i
0
i
Пn
R,i
0
i
П
i
0
Пn
П
1,i
r,i
Пn
R,i
П
1,i
r,i
R,i
i
1,i
r,i
(r,i)max
1,i
R,i
(R,i)max
i
где E - значение ЭДС калибровочного сигнала в дБ·мкВ, E - значение ЭДС одного из n равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ. Значение D[дБ] фиксируют. Далее частоту первого и второго измерительных сигналов помех изменяют пошагово относительно частоты настройки приемника f соответственно от значений, равных f=f+1Δf и f=f+2Δf до значений, равных f=f+(k-1)Δf и f=f+kΔf, где k=3, 4, …, s - число измерительных частотных интервалов Δf отстройки второго сигнала помех от частоты f настройки приемника, s определяют по формуле (5). На каждом шаге установки частоты i первого и второго сигналов помех устанавливают уровни сигналов помех равными E, а затем изменяют уровни ЭДС сигналов помех одновременно и пошагово с измерительным амплитудным интервалом Δe от значения E до значения E и далее до значения E согласно последовательности: E=E+qΔe=E=E+1Δe, …, E=E+rΔe=E, …, E=E+RΔe=E, где q - номер амплитудного шага на частотном шаге i. Значения ЭДС E, E, E, Δe выражены в микровольтах (мкВ). При каждой установке на входе приемника соответствующего уровня ЭДС сигналов помех в диапазоне уровней от E до E=E и далее до E=E включительно, одновременно на выходе приемника измеряют соответствующее напряжение выходного сигнала от U до U и далее до U включительно. Все значения уровней ЭДС на входе приемника и уровней напряжений на выходе приемника, соответствующие каждому амплитудному шагу q, фиксируют (запоминают). Далее из измеренных значений напряжений выходного сигнала для каждого частотного шага i=1, …, m выявляют максимальные значения. Сначала выявляют максимальные значения из диапазона напряжений от U до U и обозначают эти значения как U, затем выявляют максимальные значения из диапазона напряжений от U до U и обозначают эти значения как U. Выявленные максимальные значения напряжений представляют собой максимальные значения напряжений интермодуляционных составляющих высших порядков, номера которых в зависимости от номера частотного шага определяют по формуле: N=2i+3, где i=1, 2, 3, …, m. Следует отметить, что измеренные значения напряжений выходных сигналов приемника содержат шумовую составляющую, поэтому при вычислении напряжений выходных сигналов необходимо учитывать значения шумовых напряжений на выходе приемника. Суммарное напряжение выходного сигнала приемника, представляющего собой сумму интермодуляционных составляющих высших порядков, вычисляют по формуле:
Σm
0
1(k-1)
2k
Значение суммарного напряжения U представляет собой сумму максимальных значений напряжений интермодуляционных составляющих высших порядков, от 5-го до (2m+3)-го, на выходе приемника видов f=kf-(k-1)f без учета ширины ПП ФПС.
Суммарное напряжение выходного сигнала приемника, представляющего собой сумму интермодуляционных составляющих высших порядков и интермодуляционной составляющей третьего порядка, вычисляют по формуле:
Σmн
0
1,1
2,2
0
(k-1)
k
парi
Значение суммарного напряжения U представляет собой сумму интермодуляционных составляющих видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f без учета ширины ПП ФПС приемника. По формуле (6) вычисляют число пар сигналов помех n. Далее вычисляют суммарное напряжение выходного сигнала приемника, представляющего собой сумму интермодуляционных составляющих высших порядков с учетом ширины ПП ФПС приемника по формуле:
Σmn
0
1(k-1)
2k
Значение уровня напряжения U представляет собой сумму максимальных значений напряжений интермодуляционных составляющих высших порядков на выходе приемника видов f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника.
0
1,1
2,2
0
(k-1)
k
Суммарное напряжение выходного сигнала приемника, представляющего собой сумму интермодуляционных составляющих видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника вычисляют по формуле:
0
0m,
Σm
0m
0mн
Σmн
0mн
0mn
mn
0mn
0mnн
Σmnн
0mnн
Затем первый и второй сигналы помех отключают, а на вход приемника подают немодулированный или модулированный калибровочный сигнал, частоту калибровочного сигнала устанавливают равной частоте настройки приемника f, после чего изменяют уровень калибровочного сигнала до такого значения ЭДС, равного E пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет значения  U, вычисленного по формуле (13), значение E фиксируют, далее изменяют уровень калибровочного сигнала до такого значения ЭДС, равного E, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет значения U, вычисленного по формуле (14), значение E фиксируют, затем изменяют уровень калибровочного сигнала до такого значения ЭДС, равного E, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет значения UΣ, вычисленного по формуле (15), значение E фиксируют и далее изменяют уровень калибровочного сигнала до такого значения ЭДС, равного E, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет значения U, вычисленного по формуле (16), значение E фиксируют. После этого вычисляют динамические диапазоны по формулам:
П
Пn
0m
0mн
0mn
0mnн
m
mн
0
(k-1)
k
0
1,1
2,2
0
(k-1)
k
mn
mnн
0
(k-1)
k
0
1,1
2,2
0
(k-1)
k
где E - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в микровольтах, E - максимальный уровень ЭДС каждого из n сигналов в ПП ФПС приемника в микровольтах, E, E, E E - значения ЭДС калибровочных сигналов в микровольтах (мкВ) на входе приемника, соответствующих суммарным напряжениям выходных сигналов, вычисленным соответственно по формулам: (13), (14), (15), (16). Динамические диапазоны приемника D[дБ] и D[дБ], вычисленные соответственно по формулам (17) и (18), представляют собой соответственно ДД приемника по суммарной интермодуляции высших порядков вида f=kf-(k-1)f и ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f без учета ширины ПП ФПС приемника. Динамические диапазоны приемника D[дБ] и D[дБ], вычисленные соответственно по формулам (19) и (20), представляют собой соответственно ДД приемника по суммарной интермодуляции высших порядков вида f=kf-(k-1)f и ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника.
В логарифмическом масштабе уровней сигналов ДД вычисляют соответственно по формулам:
П
Пn
0m
0mн
0mn
0mnн
где E - значение ЭДС одного из двух равных по уровню сигналов помех в дБ·мкВ, E - максимальный уровень ЭДС каждого из n сигналов в ПП ФПС приемника в дБ·мкВ, E, E, E, E - значения ЭДС калибровочных сигналов в дБ·мкВ.
m
mн
П
П
mn
mnн
Пn
Пn
m
mн
mn
mnн
0m
0mн
0mn
0mnн
Очевидно, что для D[дБ] и D[дБ] верхние границы ДД равны E мкВ или E дБ·мкВ, значение которых определяют при непосредственном измерении, а для D[дБ] и D[дБ] верхние границы ДД равны E дБ·мкВ или E мкВ, значения которых вычисляют соответственно по формулам (10) и (11). Однако нижние границы динамических диапазонов D[дБ], D[дБ], D[дБ], D[дБ] разные, значения которых соответственно равны, E, E, E, E и выражены либо в мкВ, либо в дБ·мкВ.
Предлагаемый способ измерения ДД приемника по интермодуляции позволяет экспериментально исследовать как интегральную нелинейность, так и дифференциальную нелинейность передаточной (амплитудной) характеристики радиоприемного тракта и его элементов.
m
mn
mн
mnн
Выбор наименьшего из измеренных значений D[дБ] и D[дБ], а также из D[дБ] и D[дБ] позволяет дать достаточно полную и точную количественную оценку динамическому диапазону приемника по интермодуляции.
ФПСp
Вp
Нp
Вp
Нp
Вp
Нp
ФПСp
ФПС
В
Н
В
Н
1ФПС
ФПС
ФПСp
И
Согласно Фиг.5 между точками переключения полос пропускания ФПС1, ФПС2, ФПС3 приемника m3 и m4 расположена рабочая ПП ФПС2, ширина которой равна Δf=f-f, где f - значение верхней рабочей частоты, соответствующее точке m4, f - значение нижней рабочей частоты, соответствующее точке m3. Значения f, f, Δf приводятся в технических (паспортных) данных приемника, согласно которым осуществляют измерение ДД приемника по интермодуляции. Здесь также показано истинное значение ширины ПП ФПС2, равное Δf=f-f, где f и f - значения верхней и нижней граничных частот, соответствующие нормированному затуханию сигналов в ПП ФПС, равному A. Очевидно, что Δf>Δf, а следовательно, большее число (n) сигналов помех размещается в истинной ПП ФПС2 приемника. Подобные расхождения могут быть в характеристиках ПП и ПЗ ФОС приемника. Поэтому измерения по определению и уточнению граничных частот и значений ширины ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС, а также величины измерительного частотного интервала Δf уточняют измерения и вычисления ДД приемника по интермодуляции.
ФПС
ФОС
НЗ
ВЗ
И1
И2
И
К
Ш,
В
Н
в
н
ВЗ
НЗ
Согласно модели, изображенной на Фиг.6, ФПС имеет ПП, равную Δf, ФОС имеет ПП и ПЗ (нижнюю и верхнюю), соответственно равные Δf, Δf и Δf, два измерительных сигнала с одинаковыми уровнями E и E, равными E, расположены в ПП ФПС и в ПЗ ФОС, калибровочный сигнал и шумовая ЭДС с уровнями, соответственно равными E и Eрасположены в ПП ФОС. Верхние и нижние граничные частоты ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС обозначены соответственно как: f и f, f и f, f и f.
В
Н
в
н
ВЗ
НЗ
ФПС
ФОС
НЗ
ВЗ
И
К
0
0
0
0
0
Ш
Ш
0
пр
ФПС
пр
Ш
К
-23
-21
1/2
При измерениях значений f и f, f и f, f и f, Δf, Δf, Δf и Δf, Δf на вход приемника, настроенного на заданную частоту f, подают шумовую ЭДС, при этом спектральную плотность мощности (интенсивность) шума устанавливают равной кТ, Дж, (Вт/Гц), где k - постоянная Больцмана, равная 1,38·10 Дж/К, Т - абсолютная температура, К, при этом Т устанавливают в зависимости от коэффициента шума (чувствительности) приемника и выбирают из условия: 0,01Т≤Т≤60Т, где Т - стандартная комнатная температура, равная 293К (t=20°C). Например, в случае принятия Т=Т, интенсивность шума равна кТ≈4·10 Дж, (Вт/Гц), тогда уровень шумовой ЭДС, равный E, на входе приемника в ПП ФПС определяют по формуле: E=(4 кТ R Δf), где R - величина входного сопротивления приемника. При этом на выходе приемника измеряют уровень шумового напряжения U, значение которого фиксируют, затем определяют требуемый уровень выходного напряжения калибровочного сигнала U по формуле:
З
Д
К
К
К
в
К
1
где A - заданная величина затухания на границах ПЗ ФОС в разах, U - уровень максимально-допустимого напряжения, выше которого наступает перегрузка приемного тракта. Затем шумовую ЭДС отключают и на вход приемника подают немодулированный калибровочный сигнал с частотой, равной частоте настройки приемника f, уровень ЭДС калибровочного сигнала изменяют до такого значения E, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника не достигнет значения U, затем увеличивают частоту калибровочного сигнала до такого значения, равного f,при которой уровень выходного напряжения U уменьшится в заданное число A раз и установится равным согласно формуле:
1
в
ВЗ
К
З
где A - заданная величина затухания на границах ПП ФОС, при этом значение частоты f фиксируют, далее продолжают увеличивать частоту калибровочного сигнала до такого значения, равного f,при которой уровень выходного напряжения U уменьшится в заданное число A раз и установится равным согласно формуле:
ВЗ
К
Н
К
1
К1
К
1
н
НЗ
К
З
КЗ
К
З
НЗ
ФОС
в
н
при этом значение f фиксируют, затем устанавливают частоту калибровочного сигнала равной f и далее уменьшают частоту до такого значения f, при которой уровень выходного напряжения U также уменьшится в заданное число A раз и установится равным U=U/A, при этом значение f фиксируют и далее продолжают уменьшать значение частоты калибровочного сигнала до такого значения, равного f, при которой уровень выходного напряжения U уменьшится в заданное число A раз и установится равным U=U/A, при этом значение f фиксируют, затем вычисляют ширину ПП ФОС по формуле: Δf=f-f, калибровочный сигнал отключают, а на вход приемника подают первый и второй немодулированные измерительные сигналы с одинаковыми уровнями ЭДС и с частотами, соответственно равными согласно формулам:
И
К
где Δf - величина измерительного частотного интервала отстройки измерительного сигнала от частоты настройки приемника f, которую выбирают из условия:
1И
2И
И
И
уровни ЭДС измерительных сигналов повышают одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого значения E=E=E, пока уровень напряжения выходного измерительного сигнала приемника не достигнет заданного значения U, при этом:
где коэффициент г выбирают из условия: 5≤г≤30, затем одновременно увеличивают значения частот первого и второго измерительных сигналов согласно формулам:
1VAR
2VAR
1VAR
К
причем Δf и Δf=2Δf - изменяемые величины отстроек от частоты настройки приемника f, которые определяют согласно формулам:
jvar
min
jvar
max
jvar
min
jvar
max
max
ФОС
min
ФОС
К
ФОС
1И
В
К
2И
В
И
1ФПС
здесь j - номер шага перестройки, Δf - величина изменяемого шага перестройки частоты первого измерительного сигнала, которую выбирают из условия: Δf≤Δf≤Δf, 2Δf - величина изменяемого шага перестройки частоты второго измерительного сигнала, которую выбирают из условия 2Δf≤2Δf≤2Δf, при Δf≥Δf, Δf≤Δf/d, где d - максимальное число шагов перестройки частот первого и второго измерительных сигналов, которое выбирают из условия: (f/Δf)≤d<∞, увеличение значений частот первого и второго измерительных сигналов производят до таких значений, соответственно равных f=(f+f)/2 и f=f, при которых уровень выходного напряжения U уменьшится в заданное число A раз и установится равным согласно формуле:
1ФПС
В
где A - величина затухания на границах ПП ФПС, значение частоты f фиксируют, затем устанавливают значения частот первого и второго измерительных сигналов соответственно согласно формулам:
И
где Δf - величина измерительного частотного интервала отстройки от частоты настройки приемника fK, которую выбирают из условия:
1И
2И
И
И
уровни ЭДС измерительных сигналов изменяют одновременно, поддерживая их одинаковыми, до такого максимального значения E=E=E, пока уровень напряжения выходного измерительного сигнала приемника не достигнет заданного значения U, затем одновременно уменьшают значения частот первого и второго измерительных сигналов согласно формулам:
1VAR
2VAR
1VAR
К
1И
К
Н
2И
Н
И
1ФПС
К2
И
1ФПС
Н
ФПС
В
Н
В
Н
К
причем Δf и Δf=2Δf - изменяемые величины отстроек от частоты настройки приемника f. Уменьшение частот первого и второго измерительных сигналов производят до таких значений, соответственно равных f=(f+f)/2 и f=f, при которых уровень выходного напряжения U уменьшится в заданное число A раз и установится равным U=U/A, значение частоты f фиксируют. Затем вычисляют ширину ПП ФПС по формуле: Δf=f-f, где f и f - соответственно верхняя и нижняя граничные частоты ПП ФПС при данной частоте настройки приемника f.
В
Н
Сущность дополнительного измерения граничных частот f и f ФПС приемника заключается в следующем. В результате нелинейного взаимодействия в приемном тракте двух измерительных сигналов с соответствующими частотами создается интермодуляционная составляющая третьего порядка с частотой, равной частоте настройки приемника, которая действует в ПП ФОС приемника, при этом частоты измерительных сигналов находятся в ПП ФПС приемника.
1И
2И
И
1И
К
И
2И
К
И
ВХ
Первый и второй измерительные сигналы с одинаковыми уровнями ЭДС, равными E=E=E, и с частотами, соответственно равными: f=f±Δfи f=f±2Δf, действуют на входе приемника. Уровень ЭДС входного воздействия помех E выражается как:
ВХ
1И
1И
2И
2И
E=Ecosωt+Ecosωt,
1И
1И
К
И
К
И
где ω=2πf=2πf±2πΔf=ω±Δω,
2И
2И
К
И
к
и
ω=2πf=2πf±2π2Δf=ω±2Δω.
И1
2И
И
Следует отметить, что уровни ЭДС измерительных сигналов устанавливают равными таким значениям E=E=E, чтобы проявлялась только интегральная нелинейность передаточной характеристики приемного тракта.
Уровень напряжения интермодуляционной составляющей третьего порядка (выходного измерительного сигнала) в ПП ФОС приемника, возникшей в результате взаимодействия входных измерительных сигналов в приемном тракте с интегральной нелинейностью передаточной характеристики, определяют по формуле:
И
ВХ
1И
К
И
2И
К
И
3
3
U=(S″/3!)E =(S″/3!)[Еcos(ω±Δω)t+Ecos(ω±2Δω)t],
где S″ - вторая производная крутизны S в рабочей точке амплитудной характеристики нелинейного приемного тракта.
Используя известные тригонометрические формулы:
2
cosα=(1+cos2α)/2;
2cosαcosβ=cos(α+β)+cos(α-β),
К
К
находим, что ЭДС интермодуляционной составляющей третьего порядка, приведенной ко входу приемника, частота которой совпадает с частотой настройки приемника ω=2πf, определяют по формуле,
инт
1И
2И
К
1И
2И
К
2
2
E=(S″/S8)Е Ecosω=0,125(S″/S)Е Ecosω, а уровень напряжения интермодуляционной составляющей действующей в ПП ФОС на выходе приемника, равен:
И
1И
2И
1И
2И.
2
2
U=(S″/8)E Е=0,125 S″E E
И
2И
В
Н
2И
1ФПС
2И
1ФПС
И
1ФПС
К2
1И
2И
1ФПС
И
1ФПС
2
Из формулы следует, что уровень напряжения U изменяется пропорционально уровню ЭДС второго измерительного сигнала E. Таким образом, когда частота второго измерительного сигнала достигает граничных частот f или f, то его уровень E уменьшится в A раз и установится равным E/A. Следовательно, уровень напряжения выходного измерительного сигнала U уменьшится в заданное число A раз и установится равным U=0,125 S″E E/A=U/A.
К
ВЗ
КЗ
В
Затем измерительные сигналы отключают, а на вход приемника подают смодулированный калибровочный сигнал с уровнем ЭДС, равным E, частоту настройки калибровочного сигнала устанавливают равной частоте f, при этом уровень выходного напряжения установится равным U, увеличивают частоту калибровочного сигнала до значения f, при этом на протяжении перестройки частоты калибровочного сигнала уровень выходного напряжения должен соответствовать условию согласно формуле:
НЗ
КЗ
Н
Далее устанавливают частоту калибровочного сигнала, равной f, при этом уровень выходного напряжения установится равным U, затем уменьшают частоту калибровочного сигнала до значения f, при этом на протяжении перестройки частоты калибровочного сигнала уровень выходного напряжения должен соответствовать условию согласно формуле (33). Затем вычисляют ширину верхней и нижней ПЗ ФОС соответственно по формулам:
К3
К
З
При перестройке частоты калибровочного сигнала в верхней и нижней ПЗ ФОС значения частот, при которых уровень выходного напряжения не соответствует условию, согласно формуле (33), а следовательно, уровень выходного напряжения выше заданного значения, то есть U>U/A, фиксируют и исключают из частотной настройки сигналов помех при измерении ДД приемника по интермодуляции.
И
Таким образом, дополнительные измерения верхних и нижних граничных частот ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС, вычисления значений ширины ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС приемника, определение величины измерительного частотного интервала Δf повышают точность количественной оценки ДД приемника по интермодуляции в реальных условиях приема.
Известно устройство измерения динамического диапазона 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).
Устройство содержит: два однотипных генератора сигналов, согласующее устройство, приемник, вольтметр, эквивалент нагрузки, при этом первый и второй генераторы выходами  соединены соответственно с первым и вторым входами согласующего устройства, выход которого соединен с входом приемника, выход которого подключен к соединенным между собой входам вольтметра и эквивалента нагрузки радиоприемника.
0
1,1
2,2
0
1,1
2,2
Устройство производит измерение ДД по интермодуляции третьего порядка вида f=2f-f с помощью двух однотипных генераторов и дает достаточно точную количественную оценку ДД приемника по интермодуляции вида f=2f-f.
0
1
2
3
0
1,1
2,2
3,3
0
1,1
2,2
0
1
2
3
0
1,1
2,2
3,3
0
1,1
2,2
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
Однако устройство не позволяет измерить ДД приемника по интермодуляции вида f=f+f-f, суммарного вида f=f+f-f, f=2f-f, измерить и вычислить ДД по интермодуляции вида f=f+f-f с учетом ширины ПП ФПС приемника, суммарного вида f=f+f-f, f=f-f с учетом ширины ПП ФПС приемника и вида f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС приемника, не позволяет измерить и вычислить ДД приемника по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f, ДД по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника, не осуществляет определения граничных частот и значений ширины ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС приемника, определения величины измерительного частотного интервала. Таким образом, устройство не обеспечивает объективной, полной и точной количественной оценки ДД приемника по интермодуляции, кроме того, процесс измерения в устройстве не автоматизирован.
Известно устройство измерения динамического диапазона радиоприемника по интермодуляции (см. Патент на изобретение №2472166, М. кл. G01R 23/20, опубл. 10.01.2013 г.).
Устройство содержит: автоматизированное рабочее место (АРМ), блок цифровой обработки сигналов (БЦОС), персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ), первый, второй, третий однотипные генераторы сигналов, согласующее устройство (СУ), радиоприемник, эквивалент нагрузки (ЭН), вольтметр, цифровую линию связи (ЦЛС), волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС), оптический приемопередатчик, оптоэлектронный/электронно-оптический преобразователь. В состав АРМ входят: ПЭВМ, БЦОС, оптоэлектронный/электронно-оптический преобразователь, оптический приемопередатчик. При этом, с первого по шестой входами/выходами АРМ являются с первого по шестой входы/выходы БЦОС, входная/выходная шина которого соединена с выходной/входной шиной ПЭВМ, первый генератор сигналов, вход/выход которого подключен к первому выходу/входу АРМ, второй и третий выходы/входы которого подключены к входам/выходам соответственно второго и третьего генераторов сигналов, при этом выходы первого, второго, третьего генераторов сигналов подключены соответственно к первому, второму, третьему входам СУ, выход которого соединен с входом радиоприемника, выход которого подключен к соединенным между собой входам ЭН и вольтметра, вход/выход вольтметра соединен с четвертым выходом/входом АРМ, пятый выход/вход которого соединен с первым входом/выходом радиоприемника, второй вход/выход которого посредством ЦЛС подключен к шестому выходу/входу АРМ, третий вход/выход радиоприемника посредством ВОЛС соединен с седьмым выходом/входом АРМ, которым является выход/вход оптического приемопередатчика, другой выход/вход которого соединен с входом/выходом оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя, другой вход/выход которого подключен к седьмому выходу/входу БЦОС.
Устройство предназначено для измерения ДД по интермодуляции в различных радиоприемниках, которые формируют аналоговые, цифровые, оптические выходные сигналы.
0
1
2
3
0
1,1
2,2
3,3
0
1,1
2,2
0
1
2
3
0
1,1
2,2
3,3
0
1,1
2,2
0
1,1
2,2
Устройство позволяет измерить ДД приемника по интермодуляции вида f=f+f-f, суммарного вида f=f+f-f и f=2f-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 f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС приемника и вида f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС приемника. Выбор наименьшего значения из измеренных и вычисленных в устройстве значений ДД по интермодуляции с учетом ширины ПП ФПС приемника позволяет дать объективную количественную оценку ДД радиоприемника по интермодуляции. Процесс измерения в устройстве полностью автоматизирован.
0
1,(k-1)
2,k
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
Однако устройство не позволяет измерить и вычислить ДД приемника по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f, ДД по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника. Поэтому устройство не обеспечивает достаточно полной и точной количественной оценки ДД приемника по интермодуляции, кроме того, в устройстве не осуществляется определение верхних и нижних граничных частот ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС, вычисление значений ширины ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС приемника, определение величины измерительного частотного интервала, что снижает точность измерения ДД по интермодуляции.
Данное устройство измерения ДД радиоприемника по интермодуляции выбрано за прототип.
0
1,(k-1)
2,k
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
Достигаемым техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности измерения ДД радиоприемника по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f, по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f с учетом ширины ПП ФПС приемника, а также дополнительно: измерение граничных частот ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС, определение значений ширины ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС приёмника, определение величины измерительного частотного интервала.
Достижение технического результата обеспечивается в устройстве измерения ДД радиоприёмника по интермодуляции, содержащем автоматизированное рабочее место (АРМ), в которое входят блок цифровой обработки сигналов (БЦОС), персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ), оптический приёмо-передатчик и оптоэлектронный /электронно-оптический преобразователь, первый и второй генераторы сигналов, согласующее устройство (СУ), радиоприёмник, эквивалент нагрузки (ЭН), вольтметр, цифровую линию связи (ЦЛС), волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС), при этом в АРМ первая входная/выходная шина ПЭВМ соединена с первой выходной/входной шиной БЦОС, с первого по шестой входами/выходами которого являются с первого по шестой входы/выходы АРМ, первый вход/выход которого подключен к выходу/входу первого генератора сигналов, выход которого подключен к первому входу СУ, второй вход которого подключен к выходу второго генераторов сигналов, выход/вход которого подключен ко второму входу/выходу АРМ, четвёртый вход/выход которого подключен к выходу/входу вольтметра, вход которого подключен к соединённым между собой входу ЭН и выходу радиоприёмника, первый вход/выход которого соединён с пятым выходом/входом АРМ, при этом радиоприёмник снабжён вторым цифровым входом/выходом, который посредством ЦЛС подключен к шестому выходу/входу АРМ, третьим оптическим входом/выходом, который посредством ВОЛС соединён с седьмым выходом/входом АРМ, которым является выход/вход оптического приёмопередатчика, другой выход/вход которого соединён с входом/выходом оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя, другой вход/выход которого подключен к седьмому выходу/входу БЦОС, отличающемся тем, что введены управляемый коммутатор (УК), генератор шума, а в АРМ - запоминающее устройство (ЗУ), при этом первый вход УК подключен к выходу СУ, а его выход подключен ко входу радиоприёмника, второй вход УК соединён с выходом генератора шума, вход/выход управления и контроля которого подключен к соединённым между собой входу/выходу управления и контроля УК и третьему выходу/входу АРМ и соответственно третьему выходу/входу БЦОС, вторая входная/выходная шина которого подключена к первой выходной/входной шине ЗУ, вторая входная/выходная шина которого соединена со второй выходной/входной шиной ПЭВМ.
0
1,(k-1)
2,k
0
1(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
0
1,1
2,2
0
1,(k-1)
2,k
Введение в предлагаемое устройство, осуществляющее способ измерения ДД радиоприёмника по интермодуляции, ЗУ, УК и генератора шума, позволяет измерить ДД радиоприёмника по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f, по интермодуляции вида f=kf-(k-1)f с учётом ширины ПП ФПС приёмника, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f, ДД по сумме интермодуляций видов f=2f-f и f=kf-(k-1)f с учётом ширины ПП ФПС приёмника, а также дополнительно позволяет определить и уточнить граничные частоты ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС, величину измерительного частотного интервала и вычислить значения ширины ПП ФПС, ГШ и ПЗ ФОС приёмника.
Это позволяет расширить функциональные возможности устройства по обеспечению полной и точной количественной оценки ДД радиоприёмника по интермодуляции.
Структурная схема предлагаемого устройства приведена на Фиг. 7, 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), первая входная/выходная шина которого соединена с первой выходной/входной шиной персональной электронно-вычислительной машины 3 (ПЭВМ), первый генератор 4 сигналов, вход/выход которого подключен к первому выходу/входу АРМ 1, второй выход/вход которого подключен к входу/выходу второго генератора 5 сигналов при этом выходы генераторов 4 и 5 сигналов подключены соответственно к первому и второму входам согласующего устройства 6 (СУ), выход которого соединен с первым входом введенного управляемого коммутатора 7 (УК), второй вход которого подключен к выходу введенного генератора 8 шума, вход/выход которого подключен к соединенным между собой входу/выходу УК 7 и третьему выходу/входу АРМ1, при этом выход УК 7 подключен ко входу радиоприемника 9, выход которого подключен к соединенным между собой входам эквивалента 10 нагрузки (ЭН) и вольтметра 11, вход/выход вольтметра 11 соединен с четвертым выходом/входом АРМ 1, пятый выход/вход которого соединен с первым входом/выходом радиоприемника 9, при этом радиоприемник 9 снабжен вторым цифровым входом/выходом, который посредством цифровой линии 12 связи (ЦЛС) подключен к шестому выходу/входу АРМ 1, третьим оптическим входом/выходом, который посредством волоконно-оптической линии 13 связи (ВОЛС) соединен с седьмым выходом/входом АРМ 1, которым является выход/вход оптического приемопередатчика 14, другой выход/вход которого соединен с входом/выходом оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя 15, другой вход/выход которого подключен к седьмому выходу/входу БЦОС 2, вторая входная/выходная шина которого соединена с первой выходной/входной шиной запоминающего устройства 16 (ЗУ), введенного в АРМ 1, вторая входная/выходная шина которого подключена ко второй выходной/входной шине ПЭВМ 3.
Устройство предназначено для измерения ДД по интермодуляции в различных радиоприемниках, которые формируют аналоговые, цифровые, оптические выходные сигналы.
В
Н
P
ФОС
И
0
Н
И
ФОС
В
Н
троек
пар
парi
0
0
0
0
0
0
Ш
0
гш
ФПС
гш
пр
Ш
Ш
Н
0
0
Н
H
0
1,1
0
И
2,2
0
И
П
Н
H
П
0
1,1
2,2
P
0
1,1
2,2
Пn
Пn
П
Пn
0
П
0
И
1,2
0
И
2,3
0
И
0
1,i=1
0
r,i=1
0
Пn
R,i=1
0
П
1,i=1
r,i=1
R,i=1
1,i=1
r,i=1
(r,i=1)max
1,i=1
R,i=1
(R,i=1)max
И
1,3
0
И
2,4
0
И
0
И
1,1
0
И
2,2
0
И
1,(k-1)
0
И
2,k
0
И
0
Пn
П
0
Пn
П
1,i
r,i
Пn
R,i
П
1,i
r,i
R,i
1,i
r,i
(r,i)max
1,i
R,i
(R,i)max
Σm
Σmн
Σmn
Σmnн
0
0m
Σm
0m
0mн
Σmн
0mн
0mn
Σmн
0mn
0mnн
Σmnн
0mnн
m
mн
mn
mnн
m
mn
mн
mnн
*
*
*
-23
-21
1/2
*
*
*
*
*
Принцип работы предлагаемого устройства измерения ДД радиоприемника по интермодуляции заключается в следующем. Согласно структурной схеме устройства, изображенной на фиг.7, в ЗУ 16, которое введено в АРМ 1, посредством ПЭВМ 3 или БЦОС 2, входящих в АРМ 1, вводят: значения f и f, величину Δf, величину Δf, величину Δf, величину Δe, значение коэффициента h, значение вероятности p, затем при помощи ПЭВМ 3 вычисляют частоту настройки приемника по формуле f=f+Δf/2, вычисляют ширину ПП ФПС по формуле Δf=f-f, вычисляют и выбирают число s по условию (5), вычисляют максимальное число частотных шагов i=1, …, m (от 1 до m) по формуле m=s-2, вычисляют число n по формуле (1), вычисляют числа: n, n, n соответственно по формулам (2), (3), (6) при p=1 и соответственно по формулам (2), (3), (6) при 0<p<1, при этом все вычисленные значения передаются в ЗУ 16. Далее при помощи АРМ 1 устанавливают частоту настройки приемника 9 равной f, затем при помощи АРМ 1 и вновь введенного УК 7 подключают выход вновь введенного генератора 8 шума ко входу приемника 9, при этом, соединяя второй вход УК 7 с выходом УК 7, включают генератор 8 шума и на вход приемника подают шумовую ЭДС, при этом спектральную плотность мощности (интенсивность) шума генератора устанавливают равной кТ, Дж, (Вт/Гц), где k - постоянная Больцмана, равная 1,38·10 Дж/К, Т - абсолютная температура, в градусах Кельвина, К, значение Т принимают в зависимости от коэффициента шума (чувствительности) приемника из условия: 0,01Т≤Т≤60Т, где Т - стандартная комнатная температура, равная 293К (t=20°C). При принятии Т=Т  интенсивность шума равна кТ ≈ 4·10 Дж, (Вт/Гц), а уровень шумовой ЭДС, действующей в ПП ФПС на входе приемника 9, равен E=(4 кТ R Δf), где R=R - внутреннее сопротивление генератора шума, равное сопротивлению антенного входа (входному сопротивлению) приемника 9 соответственно. При этом на выходе приемника 9 при помощи вольтметра 11 измеряют уровень шумового напряжения U на ЭН 10 и при помощи цифрового входа/выхода вольтметра 11 значение U передается в БЦОС 2, где обрабатывается и передается в ПЭВМ 3 и ЗУ 16. При цифровом выходе приемника шумовой сигнал в цифровом виде посредством ЦЛС 12 передается в БЦОС 2, где обрабатывается, измеряется и передается в ПЭВМ 3 и ЗУ 16. При оптическом выходе приемника шумовой сигнал в оптическом виде посредством ВОЛС 13, оптического приемопередатчика, оптоэлектронного/электронно-оптического преобразователя передается в БЦОС 2, где обрабатывается, измеряется и передается в ПЭВМ 3 и ЗУ 16, затем в ПЭВМ 3 вычисляется номинальное значение уровня напряжения выходного сигнала U по формуле (7) и передается в ЗУ 16. Далее при помощи АРМ 1 и УК 7 отключают выход генератора 8 шума от входа приемника 9, при этом отключая второй вход УК 7 от выхода УК 7, и подключают первый вход УК 7 к выходу УК 7, тем самым подключая выход СУ 6 ко входу приемника 9, при этом генератор 8 шума выключают, затем при помощи АРМ 1 включают генератор 4 и устанавливают частоту немодулированного или модулированного калибровочного сигнала, равной f. Калибровочный сигнал генератора 4 через СУ 6 и УК 7 поступает на вход приемника 9, затем при помощи АРМ 1 изменяют уровень ЭДС калибровочного сигнала генератора 4 до такого значения E, пока уровень напряжения выходного сигнала приемника 9 на ЭН 10 не достигнет номинального значения U, которое измеряют вольтметром 11, и при помощи цифрового входа/выхода вольтметра 11 значение U передается в БЦОС 2, где обрабатывается и передается в ПЭВМ 3 и ЗУ 16, при этом значение E также передается в ПЭВМ 3 и ЗУ 16. Затем при помощи АРМ 1, включают второй генератор 5 и далее в первом 4 и втором 5 генераторах устанавливают частоты выходных сигналов соответственно равными f=f+Δf и f=f+2Δf, а уровни ЭДС одинаковыми. Сигналы генераторов 4 и 5, через СУ 6 и УК 7, поступают на вход приемника 9. Далее при помощи АРМ 1 изменяют одновременно уровни ЭДС генераторов 4 и 5, поддерживая их одинаковыми, до такого значения E, пока уровень напряжения выходного сигнала радиоприемника 9 на ЭН 10 не достигнет номинального значения U, которое измеряют вольтметром 11, и при помощи цифрового входа/выхода вольтметра 11 значение U передается в БЦОС 2, где обрабатывается и передается в ПЭВМ 3, при этом значение E передается посредством ПЭВМ 3 в ЗУ 16. После чего в ПЭВМ 3 вычисляют значение ДД приемника по интермодуляции третьего порядка вида f=2f-f, D[дБ], при линейной шкале генераторов 4 и 5 по формуле (8), при логарифмической шкале генераторов 4 и 5 по формуле (8), далее вычисляют значение ДД приемника D[дБ], по интермодуляции третьего порядка вида f=2f-f с учетом ширины ПП ФПС, по формуле (9) и вычисляют значение уровня ЭДС E одного из n равных по уровню сигналов помех в ПП ФПС приемника, при логарифмической шкале генераторов 4 и 5 по формуле (10) и переводят в линейную шкалу генераторов 4 и 5 по формуле (11), при этом все вычисленные значения передаются в ЗУ 16. Затем в ПЭВМ 3 вычисляют максимальные числа амплитудных шагов q, соответствующие значениям E и E, соответственно по формулам: r=(E-E)/Δe и R=(E-E)/Δe. Далее при помощи АРМ 1 в первом 4 и втором 5 генераторах увеличивают частоты выходных сигналов на один измерительный частотный интервал Δf, то есть делают первый частотный шаг (i=1), устанавливая при этом частоты выходных сигналов соответственно равными f=f+2Δf и f=f+3Δf, а уровни ЭДС выходных сигналов равными E. Затем одновременно изменяют уровни ЭДС выходных сигналов генераторов 4 и 5 пошагово с измерительным амплитудным интервалом Δe. При каждой установке уровня ЭДС выходных сигналов генераторов 4 и 5 от E=E+1Δe до E=E+rΔe=E и далее до E=E+RΔe=E включительно на входе приемника 9, на выходе приемника 9 при помощи вольтметра 11 измеряют каждое соответствующее напряжение выходного сигнала на ЭН 10 от U до U и далее до U включительно и при помощи цифрового входа/выхода вольтметра 11 все измеренные значения напряжений выходных сигналов, после каждого измерения, передаются в БЦОС 2, где обрабатываются и передаются в ПЭВМ 3 и в ЗУ 16, при этом все значения уровней ЭДС генераторов 4 и 5 на входе приемника 9 также передаются в ЗУ 16. Далее при помощи ПЭВМ 3 и ЗУ 16 из измеренных значений напряжений выходных сигналов приемника 9 от U до U выявляют максимальное значение U, затем из измеренных значений от U до U выявляют максимальное значение U. Затем при помощи АРМ 1 в первом 4 и втором 5 генераторах увеличивают частоты выходных сигналов на один измерительный частотный интервал Δf, то есть делают второй частотный шаг (i=2), устанавливая при этом частоты выходных сигналов соответственно равными f=f+3Δf и f=f+4Δf, а уровни ЭДС выходных сигналов равными E и повторяют пошаговое изменение уровней ЭДС на входе приемника 9 и пошаговое измерение значений напряжений выходных сигналов приемника 9 на ЭН 10 вольтметром 11 с подачей их по цифровому входу/выходу в БЦОС 2, ПЭВМ 3, ЗУ 16, выявляя при помощи ПЭВМ 3 и ЗУ 16 максимальное значение. Таким образом, измерения заключаются в следующем: увеличивая каждый раз частоты выходных сигналов первого 4 и второго 5 генераторов на Δf, устанавливая при этом частоты выходных сигналов соответственно от значений f=f+1Δf и f=f+2Δf до значений, равных f=f+(k-1)Δf и f=f+kΔf, где k=3, 4, …, s, и при каждой установке частоты генераторов 4 и 5, изменяют уровни ЭДС первого 4 и второго 5 генераторов сигналов пошагово от значения ЭДС, равного E, до значения ЭДС, равного E, и далее до значения ЭДС, равного E, с измерительным амплитудным интервалом Δe. В зависимости от шкалы генераторов 4 и 5 значения ЭДС E, E, E, Δe могут быть выражены в микровольтах (мкВ) либо в децибелах относительно одного микровольта (дБ мкВ). При каждой установке уровня ЭДС на выходе генераторов 4 и 5, в диапазоне уровней от Е до E=E и далее до E=E включительно, на выходе приемника 9 на ЭН 10 при помощи вольтметра 11 измеряют каждое соответствующее напряжение выходного сигнала соответственно от U до U и далее до U включительно, при помощи цифрового входа/выхода вольтметра 11 каждое измеренное значение напряжений выходных сигналов передается в БЦОС 2, где каждое измеренное значение обрабатывается и передается в ПЭВМ 3 и в ЗУ 16, при этом все установленные при помощи АРМ 1 значения уровней ЭДС генераторов 4 и 5, действующих на входе приемника 9, передаются посредством ПЭВМ 3 в ЗУ 16. При помощи АРМ 1 выключают первый 4 и второй 5 генераторы. Далее при помощи ПЭВМ 3 и ЗУ 16 из измеренных вольтметром 11 значений напряжений на ЭН 10 для каждого частотного шага i методом сравнения выявляют максимальные значения. Сначала выявляют максимальные значения из диапазона напряжений от U до U, равные U, затем из диапазона напряжений от U до U, равные U. Затем при помощи ПЭВМ 3 и ЗУ 16 вычисляют суммарные напряжения U, U, U, U соответственно по формулам (13), (14), (15), (16). Все вычисленные значения в ПЭВМ 3 передаются в ЗУ 16. Затем при помощи АРМ 1 включают первый генератор 4, устанавливают частоту выходного калибровочного сигнала равной f и далее изменяют уровень ЭДС калибровочного сигнала генератора 4 до такого значения, равного E, пока уровень напряжения на ЭН 10 выходного сигнала приемника 9, измеряемого вольтметром 11, не достигнет значения U, вычисленного по формуле (13), при этом значение E при помощи ПЭВМ 3 передается в ЗУ 16, далее при помощи АРМ 1 изменяют уровень калибровочного сигнала генератора 4 до такого значения ЭДС, равного E, пока уровень напряжения на ЭН 10 выходного сигнала приемника 9, измеряемого вольтметром 11, не достигнет значения U, вычисленного по формуле (14), при этом значение E передается при помощи ПЭВМ 3 в ЗУ 16, затем при помощи АРМ 1 изменяют уровень калибровочного сигнала генератора 4 до такого значения ЭДС, равного E, пока уровень напряжения на ЭН 10 выходного сигнала приемника 9, измеряемого вольтметром 11, не достигнет значения U, вычисленного по формуле (15), при этом значение E передается при помощи ПЭВМ 3 в ЗУ 16, далее при помощи АРМ 1 изменяют уровень калибровочного сигнала генератора 4 до такого значения ЭДС, равного E, пока уровень напряжения на ЭН 10 выходного сигнала приемника 9, измеряемого вольтметром 11, не достигнет значения U, вычисленного по формуле (16), при этом значение E передается при помощи ПЭВМ 3 в ЗУ 16. После этого при помощи ПЭВМ 3 и ЗУ 16 вычисляют динамические диапазоны D[дБ], D[дБ], D[дБ], D[дБ] соответственно по формулам (17), (18), (19), (20) при линейной шкале генераторов 4 и 5 или по формулам (17), (18), (19), (20) при логарифмической шкале генераторов 4 и 5, при этом все вычисленные значения при помощи ПЭВМ 3 передаются в ЗУ 16. Далее при помощи ПЭВМ 3 из значений D[дБ] и D[дБ] выбирают наименьшее и из значений D[дБ] и D[дБ] также выбирают наименьшее. Результаты измерений выводятся на экран монитора ПЭВМ 3 и одновременно передаются в ЗУ 16.
И
К
1
З
1ФПС
Д
К
Ш
Ш
К
К1
КЗ
И
К2
К
К
К
в
К1
в
ВЗ
КЗ
ВЗ
К
н
К1
н
НЗ
КЗ
НЗ
ФОС
в
н
И
1И
2И
И
И
1И
В
К
2И
В
К2
В
И
1И
2И
И
И
1И
К
Н
2И
Н
К2
Н
ВЗ
К
КЗ
В
ВЗ
В
НЗ
К
КЗ
Н
НЗ
Н
Для дополнительного определения и уточнения значений верхних и нижних граничных частот, а также величин ПП ФПС, ПП и ПЗ ФОС приемника и измерительного частотного интервала Δf, в ПЭВМ 3 и ЗУ 16 вводят значения: f, A A, A, U, г. При помощи АРМ 1 и УК 7 подключают выход генератора 8 шума ко входу приемника 9, при этом второй вход УК 7 соединяют с выходом УК 7. При помощи АРМ 1 настраивают приемник 9 на заданную частоту f, затем при помощи АРМ 1 включают генератор 8 шума и на вход приемника 9 подают шумовую ЭДС, равную E. При этом на выходе приемника 9 на ЭН 10 при помощи вольтметра 11 измеряют уровень шумового напряжения U. Следует отметить, что все измеренные значения напряжений на ЭН 10 вольтметром 11, при помощи цифрового входа/выхода вольтметра 11 поступают в БЦОС 2, где обрабатываются и передаются в ПЭВМ 3 и ЗУ 16. Затем при помощи ПЭВМ 3 и ЗУ 16 по формулам: (21), (22), (23), (26), (29), вычисляют заданные уровни напряжений на ЭН 10, соответственно U, U, U, U, U и передают в ЗУ 16 и на экран монитора ПЭВМ 3. Затем при помощи АРМ 1 и УК 7 отключают выход генератора 8 шума от входа приемника 9, при этом второй вход УК 7 отключают от выхода УК 7, а генератор 8 шума при помощи АРМ 1 выключают. Затем при помощи АРМ 1 и УК 7, соединяя первый вход УК 7 с выходом УК 7, подключают выход первого генератора 4 через СУ 6 и УК 7 ко входу приемника 9. При помощи АРМ 1 включают первый генератор 4 и устанавливают частоту немодулированного калибровочного сигнала равной f, затем изменяют уровень ЭДС калибровочного сигнала генератора 4 до такого значения E на входе приемника 9, пока уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемый вольтметром 11, не достигнет значения U. Далее при помощи АРМ 1 увеличивают частоту сигнала генератора 4 до такого значения, равного f, при которой уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемый вольтметром 11, установится равным U. При этом значение частоты f, посредством ПЭВМ 3, передается в ЗУ 16. Затем при помощи АРМ 1 продолжают увеличивать частоту калибровочного сигнала генератора 4 до такого значения равного f при которой уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемый вольтметром 11, установится равным U. При этом значение f посредством ПЭВМ 3 передается в ЗУ 16. Далее при помощи АРМ 1 устанавливают частоту калибровочного сигнала генератора 4 равной f и затем уменьшают частоту сигнала генератора 4 до такого значения f, при которой уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемого вольтметром 11 установится равным U, значение f посредством ПЭВМ 3 передается в ЗУ 16. Далее при помощи АРМ 1 продолжают уменьшать значение частоты калибровочного сигнала генератора 4 до такого значения, равного f, при которой уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемого вольтметром 11, установится равным U, значение f посредством ПЭВМ 3 передается в ЗУ 16. Затем при помощи ПЭВМ 3 и ЗУ 16 вычисляют ширину ПП ФОС по формуле: Δf=f-f, значение которой посредством ПЭВМ 3 передается в ЗУ 16. Далее при помощи АРМ 1 включают второй генератор 5 сигналов и через СУ 6 и УК 7 подают два смодулированных измерительных сигнала от генераторов 4 и 5 на вход приемника 9. При помощи АРМ 1 на первом генераторе 4 и втором генераторе 5 устанавливают одинаковые уровни ЭДС немодулированных измерительных сигналов, а частоты первого 4 и второго 5 генераторов устанавливают согласно соответствующим формулам (24), при этом Δf определяют по формуле (25). При помощи АРМ 1 на первом 4 и втором 5 генераторах одновременно повышают уровни ЭДС измерительных сигналов, поддерживая их одинаковыми, до такого максимального значения E=E=E, пока уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемый вольтметром 11, не достигнет значения U. Затем при помощи АРМ 1 одновременно увеличивают значения частот измерительных сигналов первого 4 и второго 5 генераторов согласно формулам (27), при этом величину шага перестройки изменяют согласно формулам (28). Увеличение значений частот измерительных сигналов первого 4 и второго 5 генераторов производят до таких значений, соответственно равных f=(f+f)/2 и f=f, при которых уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемый вольтметром 11, установится равным U. Значение f, посредством ПЭВМ 3, передается в ЗУ 16. Далее при помощи АРМ 1 устанавливают частоты измерительных сигналов первого 4 и второго 5 генераторов согласно соответствующим формулам (30), при этом Δf определяют по формуле (31) и изменяют одновременно уровни ЭДС измерительных сигналов генераторов 4 и 5, поддерживая их одинаковыми, до такого максимального значения E=E=E, пока уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемый вольтметром 11, не достигнет заданного значения U. Затем при помощи АРМ 1 уменьшают одновременно значения частот измерительных сигналов первого 4 и второго 5 генераторов согласно формулам (32), при этом величины шага перестройки изменяют согласно формулам (28). Уменьшение значений частот измерительных сигналов первого 4 и второго 5 генераторов производят до таких значений, соответственно равных f=(f+f)/2 и f=f, при которых уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемый вольтметром 11, установится равным U. Значение f посредством ПЭВМ 3 передается в ЗУ 16. Далее при помощи АРМ 1 выключают второй генератор 5 сигналов и на первом генераторе 4 сигналов устанавливают частоту калибровочного сигнала равной f, а уровень ЭДС сигнала генератора 4 на входе приемника 9 устанавливают равным E, при этом уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемый вольтметром 11, установится равным U. Затем при помощи АРМ 1 увеличивают частоту калибровочного сигнала генератора 4 до значения f, при этом на всех частотах от f до f генератора 4 уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемый вольтметром 11, должен соответствовать формуле (33). Далее при помощи АРМ 1 устанавливают частоту калибровочного сигнала генератора 4 равной f, а уровень ЭДС сигнала генератора 4 на входе приемника 9 устанавливают равным E, при этом уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемый вольтметром 11, установится равным U. Затем при помощи АРМ 1 уменьшают частоту калибровочного сигнала генератора 4 до значения f, при этом на всех частотах от f до f генератора 4 уровень выходного напряжения приемника 9 на ЭН 10, измеряемый вольтметром 11, должен соответствовать формуле (33). Далее при помощи ПЭВМ 3 и ЗУ 16 вычисляют ширину верхней и нижней ПЗ ФОС соответственно по формулам (34), значения которых посредством ПЭВМ 3 передаются в ЗУ 16. Значения частот калибровочного сигнала генератора 4, расположенных в верхней и нижней ПЗ ФОС приемника, при которых не соблюдается условие (33), посредством ПЭВМ 3 передаются в ЗУ 16 и при помощи АРМ 1 исключаются из частотной настройки сигналов генераторов 4 и 5 при измерении ДД приемника по интермодуляции.
Принцип работы устройства измерения ДД по интермодуляции радиоприемника 9, формирующего цифровой выходной сигнал, аналогичен принципу работы, описанному выше. Отличие заключается в том, что выходной сигнал приемника 9 по ЦЛС 12 поступает в АРМ 1, где напряжение выходного сигнала приемника 9 измеряется непосредственно в БЦОС 2 и передается в ПВЭМ 3 и ЗУ 16. Управление и контроль приемником 9 осуществляют при помощи АРМ 1 по ЦЛС 12.
Принцип работы устройства измерения ДД по интермодуляции радиоприемника 9, формирующего оптический выходной сигнал, аналогичен принципу работы, описанному выше. Отличие заключается в том, что оптический выходной сигнал приемника 9 по ВОЛС 13 поступает в АРМ 1, где после приема в оптическом приемопередатчике 14 и преобразования оптоэлектронном/электронно-оптическом преобразователе 15 в электрический цифровой сигнал поступает в БЦОС 2, где измеряется и далее передается в ПЭВМ 3 и ЗУ 16. Управление и контроль приемником 9 осуществляют при помощи АРМ 1 по ВОЛС 13.
Рассмотрим пример выполнения блоков предлагаемого устройства измерения ДД радиоприемника по интермодуляции.
УК 7 может быть выполнен на основе управляемых высокочастотных реле или переключателей, например, фирмы «Nais» и других.
Генератор 8 шума может быть выполнен на основе плавно или дискретно управляемых источников и эталонов шума, изготовленных, например, в фирмах «Agilent», «Rohde & Schwarz» и других, а также на основе переключаемых «теплого» и «холодного» эталонов шумов, при этом, «теплый» эталон может быть выполнен на основе резистивных элементов, «холодный» эталон изготавливают с применением криогенной техники. Тип генератора 8 шума определяют в зависимости от коэффициента шума (чувствительности) приемника 9.
ЗУ 16 может быть выполнено на основе жестких магнитных дисков (HDD), например, IBM 81Y9774; Iomega 35448; Dell 400-23135 и других.
АРМ 1, БЦОС 2, ПЭВМ 3, генераторы 4 и 5, СУ 6, приемник 9, ЭН 10, вольтметр 11, ЦЛС 12, ВОЛС 13, оптический приемопередатчик 14, оптоэлектронный/электронно-оптический преобразователь 15 могут быть выполнены аналогично прототипу или с использованием других подобных элементов.