ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
СТАНДАРТНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ
ШУМА И ЭКВИВАЛЕНТНАЯ
ШУМОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА
УСИЛИТЕЛЬНЫХ И ПРИЕМНЫХ
УСТРОЙСТВ
М ЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
Издание официальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва
РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам
ИСПОЛНИТЕЛЬ
В. В. Медведев
ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам
Член Госстандарта Л. К. Исаев
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15 ноября 1982 г. № 429
1УДК 534.322.3.08:006.354 Группа T8fr
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Государственная система обеспечения единства измерений
СТАНДАРТНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ШУМА И
ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ШУМОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА ГОСТ
УСИЛИТЕЛЬНЫХ И ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ
М
8.475-82
етодика выполнения измеренийState system for ensuring the uniformity of measurements. Standard noise figure and equvalent noise temperature of the amplifiers and the receivers.
Technique of measuring
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15 ноября 1982 г. № 4291 срок введения установлен
с 01.01.84
Настоящий стандарт устанавливает методику выполнения измерений стандартного коэффициента шума (далее — коэффициента- шума) и эквивалентной шумовой температуры входа усилительных и приемных устройств (далее — устройств) в диапазоне частот 0,002—37,5 ГГц.
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
При измерении коэффициента шума и эквивалентной шумовой температуры входа устройств (ЭШТВ) должны быть применены средства измерений, указанные ниже.
Тепловые, газоразрядные, твердотельные генераторы шума и генераторы шума на вакуумных диодах (ГШ) типов, приведенных в справочном приложении 1.
Измерители коэффициентов шума (ИКШ) и другие приборы, применяемые в качестве измерителей отношения шумовых сигналов (ИОШС). ИОШС выбирают по следующим параметрам: степени линейности показаний в зависимости от уровня шумовой мощности, подводимой на его вход;
рабочей частоте измерения в мегагерцах и погрешности ее установления в процентах;
П
Издание официальное
ерепечатка воспрещена© Издательство стандартов, 1983полосе пропускания в мегагерцах;
коэффициенту шума.
Типы ИКШ и других приборов, применяемых в качестве ИОШС, приведены в справочных приложениях 2 и 3.
Измерительные приборы, сборочные единицы и блоки, необходимые для укомплектования рабочих мест, — по справочным приложениям 1—6.
Средства измерений, указанные в пп. 1.1.1—1.1.3, должны -быть поверены.
Присоединительные размеры коаксиальных трактов и волноводных фланцев устройств и средств измерений — по ГОСТ 13317—80.
Для приемных систем, при эксплуатации которых необходимо контролировать коэффициент шума или ЭШТВ, допускается применять встроенные средства измерений при условии возможности их поверки при помощи серийно выпускаемых или вновь ■разработанных средств.
Допускается применять вновь разработанные или находящиеся в применении средства поверки, прошедшие метрологическую аттестацию в органах государственной метрологической службы. 1
шума регулируют полное сопротивление составного генератора шума;
полное сопротивление источника сигнала должно^ соответствовать предельному значению коэффициента стоячей волны по напряжению Кст и, указанному в НТД на устройство, при фазовых соотношениях, дающих наибольшее значение коэффициента шума или ЭШТВ;
полное сопротивление источника сигнала должно быть равно волновому сопротивлению стандартной линии передачи.
Для получения значения коэффициента шума или ЭШТВ уст: ройства в режиме работы на согласованную линию передачи необходимо настраивать составной генератор шума на заданной частоте при помощи трансформатора полного сопротивления (ТПС) в режим бегущей волны или применять генераторы шума с высокой степенью собственного согласования;
полное сопротивление источника сигнала должно соответствовать значению, указанному в НТД на устройство. Для получения заданного значения полного сопротивления на выходе составного генератора шума необходимо воспроизвести полное сопротивление реального источника сигнала;
полное сопротивление источника сигнала должно соответствовать режиму комплексно-сопряженного согласования на входе устройства.
В НТД на устройства конкретных типов должна быть указана полоса пропускания в мегагерцах, в которой измеряют коэффициент шума или ЭШТВ.
ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ
Средства измерений и схемы их включения выбирают в зависимости от необходимой степени автоматизации и допускаемой погрешности измерения.
Погрешность измерения коэффициента шума или ЭШТВ малошумящих устройств уменьшают, используя в качестве одного из источников шумового сигнала охлаждаемый (низкотемпературный) генератор шума.
Минимальный коэффициент шума устройств измеряют на стенде, схема которого приведена на черт. 1 а. Минимальное значение коэффициента шума получают, регулируя полное сопротивление генератора шума при помощи ТПС, входящего в его состав. Регулирование и последующее отсчитывание минимального значения коэффициента шума контролируют при помощи ИКШ, включенного в режим автоматической регулировки усиления. В случае необходимости полное сопротивление генератора шума для режима согласования на входе устройства может быть измерено при помощи измерителей комплексных коэффициентов передачи (ИККП).
Коэффициент шума устройств, предназначенных для подключения к источнику сигнала с заданным полным сопротивлением^ (в том числе с сопротивлением, равным волновому), а также с за-
п—схема стенда для измерения коэффициента шума с использованием промодулированного генератора шума (ГШ); б—то же, методом двух отсчетов; в—схема стенда для прецизионных измерений с использованием аттестованного поляризационного аттенюатора (АП)
Черт. 1
Примечание. Пунктиром обозначены сборочные единицы и приборы, применение которых в ряде случаев не обязательно.
данным предельным значением коэффициента стоячей волны по напряжению Кст и измеряют на стенде, схема которого приведена на черт. 1а.
Коэффициент шума устройств, предназначенных для подключения к источнику сигнала с заданным полным сопротивлением «(в том числе с сопротивлением, равным волновому), может быть измерен на стенде, схема которого приведена на черт. 16.
При прецизионных измерениях для уменьшения погрешности из-за рассогласования, связанной с изменением полного сопротивления генератора при его включении (или модуляции), в составе генератора шума должен быть развязывающий элемент (РЭ) —вентиль, циркулятор, резистивный аттенюатор или направленный ответвитель.
При прецизионных измерениях для уменьшения погрешности из-за рассогласования, связанной с отличием полного сопротивления генератора шума от сопротивления, соответствующего выбранному режиму согласования на входе устройства, в составе генератора шума должен быть ТПС, проверенный по вариации потерь. ТПС в составе генератора шума, предназначенный для измерения коэффициента шума, соответствующего предельному значению К ст и линии передачи, должен быть отградуирован по значению Кст и в зависимости от положения настроечного элемента.
Для проведения прецизионных измерений в состав генератора шума включают развязывающий элемент и согласующие устройства.
Составной генератор шума, предназначенный для прецизионных измерений, должен иметь жесткую конструкцию, предотвращающую нестабильность потерь в разъемах или во фланцах, и должен быть отградуирован по значению спектральной плотности мощности шума (СПМШ).
Для оценки погрешности из-за рассогласования, возникающей при измерении коэффициента шума устройства конкретного типа, результаты измерений, полученные с использованием составного генератора шума, сравнивают с результатами измерений, полученными без использования в составе генератора шума развязывающего элемента или согласующего устройства. В результате такого сравнения может быть выбрана оптимальная конструкция составного генератора шума.
Полное сопротивление генератора шума в процессе регулирования до заданного значения контролируют при помощи измерителей комплексных коэффициентов передачи. Кст и на выходе генератора шума целесообразно контролировать при помощи панорамных Измерителей К ст и-
ЭШТВ устройств измеряют на стендах, схемы которых приведены на черт. 2.
При наличии низкотемпературного генератора шума (НГШ) проходного типа приборы включают по схеме черт. 2а. Для получения второго уровня шумового сигнала, необходимого для измерения ЭШТВ устройств, используют шумовую мощность от включаемого на некоторый период времени газоразрядного или твердотельного генератора шума. При этом составной генератор шума
должен иметь жесткую конструкцию, предотвращающую нестабильность потерь в промежуточном разъеме, и должен быть отградуирован по обоим уровням шумового сигнала.
При наличии НГШ непроходного типа приборы включают по. схеме черт. 26.
а—схема стенда для измерения ЭШТВ устройств с использованием НГШ проходного типа и ИКШ в автоматическом режиме; б—то же, с использованием НГШ непроходного типа; в—схема стенда для прецизионных измерений
Черт. 2
Примечание. Пунктиром обозначены сборочные единицы и приборы, применение которых в ряде случаев не обязательно.
При прецизионных измерениях приборы включают по схеме черт. 1в и 2в. Применение регулируемого аттенюатора, например, поляризационного аттенюатора (АП), установленного на выходе устройства, в некоторых случаях позволит исключить составляющую погрешности из-за нелинейности ИОШС.
Применение в конструкции составного генератора шума трансформаторов полного сопротивления ТПС-1 и ТПС-2 позволит уменьшить погрешность из-за рассогласования до пренебрежимо малого значения.
Погрешность из-за вариации потерь в трансформаторе ТПС-1 при необходимости может быть уменьшена, если НГШ градуировать при положениях настроечных элементов трансформатора ТПС-1, соответствующих выбранному режиму согласования на входе устройства для каждой из частот. Способ исключения погрешности из-за рассогласования может быть применен на стендах, схемы которых указаны на черт. 2а, б, в, а также для оценки погрешности из-за рассогласования при измерении шумовых параметров устройств конкретных типов без использования трансформаторов ТПС-1 и ТПС-2.
Необходимость согласования выхода устройства со входом ИОШС при помощи ТПС-3 (см. черт. 26) должна быть указана в НТД на устройство конкретного типа.
При прецизионных измерениях коэффициента шума или ЭШТВ устройств в качестве одного из генераторов шума необходимо использовать согласованную нагрузку СН (см. черт. 1в, 26, в), помещенную в окружающую среду с температурой, близкой к стандартной Т0 = 293,16 К. Конструкцией генератора шума должно быть обеспечено постоянство температуры согласованной нагрузки в процессе измерений и ее контроль.
Подготовка средств измерений к работе и проведение мероприятий по технике безопасности (заземление приборов, прогревание приборов и т. п.) должны быть выполнены в соответствии с техническими условиями на устройства конкретных типов и с технической документацией на средства измерений, утвержденной в установленном порядке.
ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
Определение коэффициента шума
Коэффициент шума К,„ устройств определяют прямым измерением (при использовании ИКШ с противофазной модуляцией генератора шума и измерительного канала ИОШС) по формуле
„ па Кшиошс-1 ,1Ч
Лш-Ор %р , (1)
где G — СПМЩ генератора шума, включенного в импульсный режим генерации, отн. ед.;
Р — сигнал на входе отсчетного устройства ИОШС, пропорциональный значению СПМШ генератора шума;
а— сигнал на входе отсчетного устройства ИОШС, пропорциональный измеряемому коэффициенту шума системы «устройство — ИОШС»;
ЛшИошс — коэффициент шума ИОШС, отн. ед.;
КР— коэффициент усиления мощности устройства, отн. ед.
Если в ИОШС предусмотрена схема компенсации собственных шумов, то при полной их компенсации коэффициент шума устройства рассчитывают по формуле
Хи, - С-5-+Й; • (2)
При компенсации собственных шумов ИОШС до показания по шкале ИОШС, равного единице, коэффициент шума измеряют по формуле
G— . (3)
Коэффициент шума устройств определяют прямым измерением при использовании ИКШ, принцип действия которого основан на поочередной подаче модулирующего сигнала на генератор шума и на устройство (или на сверхвысокочастотный модулятор, установленный на выходе устройства), по формуле