9.5 Нулевой модуляционный метод измерения .
Идея метода состоит в том, чтобы одновременно:
для исключения погрешности из-за шумов приемника и нелинейности применить нулевой метод с использованием отсчетов по измерительному аттенюатору;
для увеличения чувствительности нуль индикатора применить модуляцию разности шумовых температур и ;
для исключения погрешности
из-за остаточных шумов включенного
испытуемого устройства применяется
компенсация величины
при помощи вспомогательной мощности
промежуточной частоты, вводимой на
вход УПЧ через модулятор от специального
генератора.
В простейшем виде схема, реализующая нулевой модулирующий метод на рис. 9.4.
Рис. 9.4. Модуляционный метод.
ИУ
- испытуемое устройство;
и
- генераторы шума;
и
модуляторы;
ГМ - генератор напряжения модуляции;
УПЧ - усилитель промежуточной частоты; ГПЧ - генератор напряжения частоты;
КвД - квадратичный детектор; ИА - измерительный аттенюатор;
УЧМ - усилитель частоты модуляции (видеоимпульсов); И - индикатор нуля
ИП - измерительный приемник.
В
качестве мер мощности шумов
и
обычно используется один электронный
генератор шума, который в выключенном
состоянии обычно представляет собой
согласованную нагрузку с
,
а во включенном состоянии выдает мощность
шумов, соответствующую известной шумовой
температуре
.
В
качестве компаратора различных значений
мощности шумов применяется измерительный
приемник (на рисунке обведен штриховой
линией). Он переносит (сдвигает) все
высокочастотные напряжения в область
промежуточных частот, так что сравнения
всех мощностей производятся в диапазоне
ПЧ в полосе ИП. Соответственно напряжения
ПЧ модулируются, усиливаются в УПЧ и
детектируются квадратичным детектором,
работающим в диапазоне полосы частот
УПЧ. Собственно нуль - индикатором служит
КвД+УМЧ+И. Благодаря переносу на ПЧ
имеется возможность организовать
опорный канал, в котором формируется
напряжение при частоте
– центральной частоте полосы УПЧ.
Напряжение опорного канала при
,
промодулированное в противофазе в
,
суммируется на входе УПЧ с напряжением
шумов на выходе
.
Если действующее значение напряжения
и шумов на выходе УПЧ равны, то индикатор
фиксирует их равенство. Момент равенства
называют балансом измерителя коэффициента
шума. Процедура измерений включает
операции по достижению баланса ИКШ три
раза:
Начальный баланс - установка нуля ИКШ: ИУ - выключено; генератор шума выключен. Индикатор шумов И на выходе приемника индицирует мощность, поступающую на вход УПЧ по 1му каналу, эквивалентную температуре
одну половину периода модуляции и
мощность
,
- коэффициент передачи ИА. Баланс ИКШ
соответствует уравнению
. (9.41)
Баланс первого отсчета. ИУ включено, ГШ выключен, то есть
.
. (9.42)
Баланс второго отсчета. ИУ включено, ГШ включен, то есть
.
. (9.43)
Решение системы трех уравнений дает:
. (9.44)
Значение
поправки
может быть определено путем измерения
по методу 2х отсчетов прямыми измерениями
показаний приемника
и
при двух значениях мощности шумов на
входе ИУ
и
.
Источники
погрешностей результатов измерений
установками на основе нулевого
модуляционного метода с компенсацией
на ПЧ в основном те же, что и в исходном
методе 2х отсчетов. Но численные значения
погрешностей существенно уменьшаются
за счет следующих факторов:
Применение компенсации при помощи напряжения ГПЧ позволяет исключить погрешность из-за неизвестного значения шумов ИУ в выключенном состоянии.
Применение метода измерительного аттенюатора исключает погрешность из-за наличия шумов приемника.
Модуляционный метод позволяет увеличить разрешающую способность при установке балансов ИКШ.
Метод измерительного аттенюатора на ПЧ (нулевой) позволяет существенно, почти на порядок, уменьшить погрешность измерения отношений
,
за счет меньшей погрешности измерений
,
,
при помощи точных аттенюаторов на ПЧ.
Нулевой
модуляционный метод измерения
является основой построения современных
автоматизированных измерителей
.
Основными
составляющими погрешности измерения
и
остаются:
-
погрешности значений
;
- погрешности рассогласования, связанные с переотражениями между ГШ и входом ИУ, между выходом ИУ и входом приемника.