RU2099729C1 - Noise characteristics meter of superhigh and high-frequency transmitters - Google Patents
Noise characteristics meter of superhigh and high-frequency transmitters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2099729C1 RU2099729C1 RU94017054A RU94017054A RU2099729C1 RU 2099729 C1 RU2099729 C1 RU 2099729C1 RU 94017054 A RU94017054 A RU 94017054A RU 94017054 A RU94017054 A RU 94017054A RU 2099729 C1 RU2099729 C1 RU 2099729C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- adjustable
- output
- power divider
- low
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для испытаний генераторов, усилителей, радиосвязных комплексов и радиостанций. The invention relates to measuring equipment and can be used for testing generators, amplifiers, radio complexes and radio stations.
Известен ряд схем, обеспечивающих возможность измерения шумовых характеристик передатчиков. A number of schemes are known that provide the ability to measure the noise characteristics of transmitters.
Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для измерения шума и фона радиопередатчиков по авторскому свидетельству N 159885 и автокорреляционный измеритель полосовых шумов в окрестности несущей по авторскому свидетельству N 1734052. The closest in technical essence to the proposed device is a device for measuring noise and background of radio transmitters according to the copyright certificate N 159885 and an autocorrelation bandpass noise meter in the vicinity of the carrier according to the copyright certificate N 1734052.
Устройство для измерения шума и фона радиопередатчиков по авторскому свидетельству N 159885, состоящее из каналов постоянной (ФНЧ и коммутатор) и переменной (коммутатор и логарифмический усилитель) составляющей, сигналы которых поочередно поступают на вертикальные пластины электронно-лучевой трубки. Недостатком является невысокая точность и ограниченный амплитудно-динамический диапазон измерений. The device for measuring noise and background of radio transmitters according to copyright certificate N 159885, consisting of channels of constant (low-pass filter and switch) and variable (switch and logarithmic amplifier) component, whose signals are alternately fed to the vertical plates of the cathode ray tube. The disadvantage is the low accuracy and limited amplitude-dynamic measurement range.
Автокорреляционный измеритель полосовых шумов в окрестности несущей по авторскому свидетельству N 1734052 позволяет повысить точность измерений за счет реализации возможности использования синхронного детектора, обеспечивающего оптимальную обработку шумового сигнала. Однако динамический диапазон измерений при этом ограничен из-за того, что на вход устройства (диодный детектор) невозможно подать сигналы больших уровней. Данное устройство не позволяет производить измерение наряду с амплитудными шумами фазовых шумов передатчиков. The autocorrelation bandpass noise meter in the vicinity of the carrier, according to the copyright certificate N 1734052, allows to increase the accuracy of measurements due to the possibility of using a synchronous detector that provides optimal processing of the noise signal. However, the dynamic range of measurements is thus limited due to the fact that it is impossible to supply high-level signals to the input of the device (diode detector). This device does not allow measurement along with the amplitude noise of the phase noise of the transmitters.
Целью изобретения является расширение амплитудно-динамического диапазона измерений фазовых шумов при одновременном обеспечении возможности измерения амплитудных шумов передатчиков. The aim of the invention is to expand the amplitude-dynamic range of phase noise measurements while providing the ability to measure the amplitude noise of the transmitters.
Поставленная цель достигается тем, что в измеритель шумовых характеристик СВЧ и ВЧ передатчиков, состоящий из делителя мощности, соединенных последовательно балансного смесителя, узкополосного ФНЧ, УПТ, первого АЦП и ЭВМ, а также широкополосного ФНЧ и второго АЦП, введены направленный ответвитель, линия задержки, регулируемый аттенюатор, два регулируемых фазовращателя, НЧ коммутатор на 3 входа и один выход, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, три полосовых фильтра, СВЧ сумматор, делитель мощности на 3, при этом входом устройства служит вход направленного ответвителя, первый выход которого соединен с входом делителя мощности, а второй через первый регулируемый фазовращатель с гетеродинным входом балансного смесителя, тогда как первый выход усилителя мощности через линию задержки и второй регулируемый фазовращатель соединен с первым входом СВЧ сумматора, а второй выход делителя мощности через регулируемый аттенюатор с вторым входом СВЧ сумматора, выход которого является сигнальным входом балансного смесителя, при этом выход балансного смесителя также через широкополосный ФНЧ и регулируемый усилитель поступает на вход делителя мощности на 3, каждый из выходов которого через соответствующий полосовой фильтр соединен с соответствующим входом НЧ коммутатора, выход которого через первый АЦП соединен с ЭВМ, которая управляет управляющими входами НЧ коммутатора и регулируемого усилителя. This goal is achieved by the fact that in the meter of noise characteristics of microwave and high-frequency transmitters, consisting of a power divider connected in series to a balanced mixer, a narrow-band low-pass filter, UPT, the first ADC and computer, as well as a broad-band low-pass filter and a second ADC, a directional coupler, a delay line, adjustable attenuator, two adjustable phase shifters, low-frequency switch with 3 inputs and one output, amplifier with adjustable transmission coefficient, three bandpass filters, microwave adder, power divider by 3, while the input device The input of the directional coupler is used, the first output of which is connected to the input of the power divider, and the second through the first adjustable phase shifter with a heterodyne input of the balanced mixer, while the first output of the power amplifier through the delay line and the second adjustable phase shifter is connected to the first input of the microwave adder, and the second output power divider through an adjustable attenuator with the second input of the microwave adder, the output of which is the signal input of the balanced mixer, while the output of the balanced mixer is also through With a broadband low-pass filter and an adjustable amplifier, it is fed to the input of a power divider by 3, each of whose outputs is connected through a corresponding band-pass filter to the corresponding input of the low-frequency switch, the output of which through the first ADC is connected to a computer that controls the control inputs of the low-frequency switch and the adjustable amplifier.
На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого измерителя шумовых характеристик СВЧ и НЧ передатчиков. Figure 1 presents the structural diagram of the proposed meter noise characteristics of microwave and low-frequency transmitters.
Измеритель шумовых характеристик СВЧ и НЧ передатчиков состоит из направленного ответвителя 1, делителя мощности 2, управляемого аттенюатора 3, первого управляемого фазовращателя 4, линии задержки 5, СВЧ сумматора 6, второго управляемого фазовращателя 7, баласного смесителя 8, широкополосного ФНЧ 9, усилителя с регулируемым коэффициентом передачи 10, делителя мощности на 3 11, полосовых фильтров 12, 13, 14, НЧ коммутатора на 3 входа и один выход 15, ЭВМ 16, второго АЦП 17, узкополосного ФНЧ 18, УПТ 19, второго АЦП 20. The meter of noise characteristics of microwave and low-frequency transmitters consists of a directional coupler 1, a
Измеритель работает следующим образом. The meter works as follows.
Измерение отношения с/ш производится в режиме генерации несущей от передатчика. The s / n ratio is measured in the carrier generation mode from the transmitter.
Входной сигнал несущего колебания описывается выражением:
где A0-амплитуда генерации несущей передатчика;
mi-индекс паразитной амплитудной модуляции;
mk-индекс паразитной угловой модуляции;
ωo/2π -паразитная девиация частоты;
Ω/π- частота паразитной модуляции;
DW/2π-дискрет частотной отстройки анализируемого спектра;
w0/2π-частота несущего колебания;
Для простоты восприятия рассмотрим работу устройства для однотонального сигнала, представив выражение (1) следующим образом:
a2(t) = A0[1+micosΩit]cos[ω0t+mkcosΩkt] (2)
Сигнал данного вида, пройдя направленный ответвитель 1, поступает на вход делителя мощности 2, где делится по мощности пополам (по амплитуде 2).The input signal of the carrier oscillation is described by the expression:
where A 0 is the generation amplitude of the transmitter carrier;
m i is the parasitic amplitude modulation index;
m k is the index of spurious angular modulation;
ω o / 2π-parasitic frequency deviation;
Ω / π is the frequency of spurious modulation;
DW / 2π-discrete frequency tuning of the analyzed spectrum;
w 0 / 2π-frequency of the carrier oscillation;
For ease of perception, we consider the operation of the device for a single-tone signal, presenting expression (1) as follows:
a 2 (t) = A 0 [1 + m i cosΩ i t] cos [ω 0 t + m k cosΩ k t] (2)
A signal of this type, passing a directional coupler 1, is fed to the input of a
Сигнал на первом входе СВЧ сумматора описывается выражением:
где Kx-вносимое затухание трактом (линия задержки и фазовращатель);
τ- время задержки, вносимой линией задержки;
v- дополнительный сдвиг фаз, вносимый управляемым фазовращателем.The signal at the first input of the microwave adder is described by the expression:
where K x is the path attenuation (delay line and phase shifter);
τ is the delay time introduced by the delay line;
v is an additional phase shift introduced by the controlled phase shifter.
На втором входе СВЧ сумматора сигнал имеет вид:
Kx-затухание тракта (регулируемый аттенюатор) подбирается равным предыдущему тракту.At the second input of the microwave adder, the signal has the form:
K x - path attenuation (adjustable attenuator) is selected equal to the previous path.
Величина фазового сдвига ω0τ+Φ = π характеризует противофазность двух описываемых двух описываемых трактов; противофазность обеспечивается регулируемым фазовращателем.The value of the phase shift ω 0 τ + Φ = π characterizes the antiphase of the two described two described paths; antiphase is provided by an adjustable phase shifter.
При этом на выходе СВЧ сумматора сигнал описывается выражением:
Учитывая, что mi< 1, Ωτ/2 < 1, ωqτ < 1 и пренебрегая членами второго порядка малости сигнала на входе балансного смесителя можно представить в виде:
Сигнал на гетеродинном входе балансного смесителя, прошедший второй управляемый фазовращатель, можно описать выражением:
a7(t) = C0(1+micosΩit)sin[ω0t+mkcosΩkt] (7)
После перемножения сигналов (6) и (7) в балансном смесителе и выделения разностной частоты результирующий сигнал можно представить
или для линейного участка характеристики:
Обычно ωq/2π в области СВЧ и ВЧ составляет десятки или сотни кГц, а τ выбирается от 0,1 до 0,01 мкс.In this case, the output of the microwave adder signal is described by the expression:
Given that m i <1, Ωτ / 2 <1, ω q τ <1 and neglecting the terms of the second order of smallness of the signal at the input of the balanced mixer can be represented as:
The signal at the heterodyne input of the balanced mixer, passing the second controlled phase shifter, can be described by the expression:
a 7 (t) = C 0 (1 + m i cosΩ i t) sin [ω 0 t + m k cosΩ k t] (7)
After multiplying the signals (6) and (7) in a balanced mixer and extracting the difference frequency, the resulting signal can be represented
or for the linear portion of the characteristic:
Typically, ω q / 2π in the microwave and high frequency regions is tens or hundreds of kHz, and τ is selected from 0.1 to 0.01 μs.
Из выражения (8) видно, описанная выше схема выполняет роль частотного детектора с повышенной крутизной дискриминационной характеристики. From the expression (8) it can be seen that the circuit described above plays the role of a frequency detector with an increased slope of the discriminatory characteristic.
Крутизна характеристики частотного детектора зависит от A0, Kx и t Так при задержках 0,1 мкс коэффициент затухания линии задержки составляет 5-6 дБ, а крутизна на линейной участке характеристики растет в раз (рис. 2,3), где ω0/2π -частотная точка испытательного сигнала; ω1/2π частотная точка первого нуля дискриминационной характеристики.The steepness of the frequency detector response depends on A 0 , K x, and t. For 0.1 μs delays, the damping coefficient of the delay line is 5–6 dB, and the steepness in the linear part of the characteristic grows in times (Fig. 2,3), where ω 0 / 2π is the frequency point of the test signal; ω 1 / 2π is the frequency point of the first zero of the discriminatory characteristic.
Например, при τ 0,1 мкс, Kx= 6 дБ, w0/2π 1ГГц крутизна характеристики возрастает на 40 дБ. При этом на вход схемы может подаваться сигнал уровнем до нескольких десятков Вт, что не мешает нормальной работе балансного смесителя, так как уровень сигнала, поступающего на сигнальный вход, менее 1 мВт, а на гетеродинный до 10 мВт, ослабление шумовой составляющей при этом составляет Kx раз (коэффициент ослабления линии задержки).For example, at τ 0.1 μs, K x = 6 dB, w 0 / 2π 1 GHz, the slope of the characteristic increases by 40 dB. In this case, a signal with a level of several tens of watts can be supplied to the input of the circuit, which does not interfere with the normal operation of the balanced mixer, since the level of the signal supplied to the signal input is less than 1 mW, and to the local oscillator up to 10 mW, the attenuation of the noise component is K x times (attenuation coefficient of the delay line).
Далее сигнал (9) усиливается и проходит один из полосовых фильтров (в зависимости от анализируемой полосы частот) и через коммутатор поступает на АЦП, где преобразовывается в цифровую форму. Next, the signal (9) is amplified and passes through one of the bandpass filters (depending on the analyzed frequency band) and through the switch goes to the ADC, where it is converted to digital form.
По принятой реализации ЭВМ производит расчет частотного спектра, используя обратное преобразование Фурье. Рассчитанные значения ωq/2π на соответствующих частотах Ωk/2π относят к ω0/2π и строится гистограмма фазовых шумов передатчика в заданном частотном диапазоне в окрестности несущей.According to the adopted implementation, the computer calculates the frequency spectrum using the inverse Fourier transform. The calculated values of ω q / 2π at the corresponding frequencies Ω k / 2π are assigned to ω 0 / 2π and a histogram of the phase noise of the transmitter is constructed in a given frequency range in the vicinity of the carrier.
При измерении амплитудных шумов балансный смеситель работает в режиме амплитудного детектора, на оба входа которого поданы синфазные сигналы (сдвиг фаз регулируется двумя управляемыми фазовращателями каналов). Для измерения уровня сигнала используется канал постоянной составляющей, состоящий из узкополосного ФНЧ, УПТ и АЦП. Уровень несущего колебания, относительно которого производится нормировка измеренных значений шумовых составляющих, записывается в память ЭВМ. When measuring amplitude noise, the balanced mixer operates in the amplitude detector mode, in-phase signals are applied to both inputs (phase shift is controlled by two controlled channel phase shifters). To measure the signal level, a constant-component channel is used, consisting of a narrow-band low-pass filter, a converter, and an analog-to-digital converter. The level of the carrier wave, relative to which the measured values of the noise components are normalized, is recorded in the computer memory.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94017054A RU2099729C1 (en) | 1994-05-05 | 1994-05-05 | Noise characteristics meter of superhigh and high-frequency transmitters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94017054A RU2099729C1 (en) | 1994-05-05 | 1994-05-05 | Noise characteristics meter of superhigh and high-frequency transmitters |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94017054A RU94017054A (en) | 1996-07-27 |
RU2099729C1 true RU2099729C1 (en) | 1997-12-20 |
Family
ID=20155681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94017054A RU2099729C1 (en) | 1994-05-05 | 1994-05-05 | Noise characteristics meter of superhigh and high-frequency transmitters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2099729C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472167C1 (en) * | 2011-10-07 | 2013-01-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Digital metre of signal capacity and noise capacity in radio receiver channel pass band in real time |
CN105277805A (en) * | 2015-09-14 | 2016-01-27 | 上海新爱季信息技术有限公司 | Noise coefficient auxiliary measuring apparatus |
RU2623713C1 (en) * | 2016-03-18 | 2017-06-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Digital signal power and interference power meter in radio receiver channel bandwidth in real time scale |
-
1994
- 1994-05-05 RU RU94017054A patent/RU2099729C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SU, авторское свидетельство, 159885, кл. G 01 R 29/16, 1964. SU, авторское свидетельство, 1734052, кл. G 01 R 29/26, 1990. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472167C1 (en) * | 2011-10-07 | 2013-01-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Digital metre of signal capacity and noise capacity in radio receiver channel pass band in real time |
CN105277805A (en) * | 2015-09-14 | 2016-01-27 | 上海新爱季信息技术有限公司 | Noise coefficient auxiliary measuring apparatus |
CN105277805B (en) * | 2015-09-14 | 2018-10-19 | 上海新爱季信息技术有限公司 | Noise coefficient aided measurement device |
RU2623713C1 (en) * | 2016-03-18 | 2017-06-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Digital signal power and interference power meter in radio receiver channel bandwidth in real time scale |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94017054A (en) | 1996-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3986113A (en) | Two channel test instrument with active electronicphase shift means | |
US5101506A (en) | Frequency calibration standard using a wide band phase modulator | |
US4968908A (en) | Method and apparatus for wide band phase modulation | |
Lin et al. | A digital leakage cancellation scheme for monostatic FMCW radar | |
Ashley et al. | The measurement of noise in microwave transmitters | |
US5180985A (en) | Multipactor effect measurement device using phase noise | |
RU2099729C1 (en) | Noise characteristics meter of superhigh and high-frequency transmitters | |
US4002971A (en) | Wide operating frequency range transmission line discriminator | |
US4048568A (en) | Wide operating frequency range superheterodyne fm noise analyzer | |
US4748399A (en) | Multichannel phase noise measurement system | |
US4034285A (en) | Superheterodyne noise measuring discriminators | |
CN1120566C (en) | Frequency hopping and pilot frequency technology using for control sytsem for distortion generated from reducing circuit | |
US3416077A (en) | Multifunction high frequency testing apparatus in which r.f. signals are converted to intermediate frequencies and processed by common electronic circuits | |
US4002970A (en) | Optimum threshold transmission line discriminator | |
RU2276377C1 (en) | Device for measuring amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of four-poles with frequency transformer | |
US6963624B1 (en) | Method and apparatus for receiving radio frequency signals | |
Schiek et al. | A modulated subcarrier technique with instantaneous amplitude and phase information | |
SU572725A1 (en) | Device for measuring attentuation in four-pole network | |
Kaylie | A new technique for accurate RF attenuation measurements | |
SU773529A1 (en) | Apparatus for separate measuring of amplitude and phase components of stray modulation | |
SU1267279A1 (en) | Meter of spectra of frequency noises of low-power microwave generators | |
SU364907A1 (en) | PANORAMIC MEASURING INSTRUMENT OF ELECTRON MICROWAVE ABSORBERS | |
RU2251120C1 (en) | Unit for measuring fluctuations in high-frequency devices | |
SU823990A1 (en) | Electron paramagnetic composition analyzer | |
SU1092433A1 (en) | Uhf-amplifier phase noise meter |