3.2. Измерение фазовых дискретов и контроль линейности фазочастотных характеристик

Для проведения фазовых измерений также используется схема, приведенная на рис. 2.9. Метод измерений основан на сравнении фазы опорного сигнала с фазой сигнала, прошедшего через модуль. Сравнение происходит на фазовом детекторе, имеющемся в составе измерительного блока измерителя комплексных коэффициентов передачи. Фазовые измерения удобно проводить непосредственно по завершении амплитудных в следующей последовательности:

3.2.1) Установить метку на центральную частоту полосы пропускания, полученную в п. 3.1;

3.2.2) Заменить прямоугольную сетку на экране ЭЛТ на радиальную;

3.2.3) Перевести режим наблюдения из декартовой системы в полярную;

3.2.4) Постепенно уменьшая полосу качания, совместить начальную и конечную частоты качания в пределах метки, уменьшить амплитуду метки;

3.2.5) Переключателем “ РЕЖИМ РАБОТЫ ” перевести ГКЧ в режим “ РУЧН ”;

3.2.6) Ручками “ ВЫРАВНИВАНИЕ ” и “ УСТ ” установить электронный луч на ЭЛТ на делении 0 радиальной шкалы, ближе к её периферии. При необходимости можно воспользоваться и ручкой “ КАЛИБРОВКА «;

3.2.7) Включить питание фазовращателя + 3В и тумблерами на пульте, в который встроен приемный Модуль последовательно включать необходимое сочетание фазовых дискретов 45, 90, 135, и т. д. до 315,измеряя фактически возникающий фазовый сдвиг по радиальной сетке ЭЛТ;

3.2.8) Зафиксировать результаты измерений в виде таблицы.

- Вернуть переключатель “ РЕЖИМ РАБОТЫ ” в положение “ 0.08 “, расширить полосу качания за пределы полосы пропускания найденной в п. 3.1. установить метку на нижнюю частоту полосы пропускания и повторить операции по п. п. 3.2.1  3.2.8.

- Повторить теже операции на верхней частоте полосы пропускания.

- Рассчитать по результатам, занесенным в таблицу, максимальное и минимальное отклонение фазовых состояний модуля от требуемых. Вернуть переключатель ”РЕЖИМ РАБОТЫ “ ГКЧ в положение “0,08U” расширить полосу качания частоты за пределы полосы пропускания; ручкой изменения режимов на измерительном блоке перейти к индикации в декартовой системе: ”ФАЗА-ДЕКАРТ  270 ”. На экране должно появится изображение зависимости фазы модуля от частоты, т. е. фазо-частотная характеристика ( ФЧХ ) модуля. Она представляет пилообразную ломанную, в связи с тем, что фазовая длина модуля превосходит пределы индикации  270.

- Заменить радиальную сетку на ЭЛТ, на прямоугольную и путем переноса наблюдаемой ломанной на график убедиться в линейности ФЧХ, оценить отклонения в градусах.

Зафиксировать результаты в отчете.

3.3. Измерение коэффициента шума

Важнейшим требованием, предъявляемым к СВЧ модулю АФАР, является обеспечение минимального коэффициента шума. В СВЧ диапазоне уровень внешних помех чрезвычайно мал и предельная чувствительность радиоприёмника определяется его собственными шумами. Приемный модуль АФАР является входным блоком радиоприёмника, поэтому именно шумы модуля вносят наибольший вклад в общий коэффициент шума приёмника. Вклад шумов последующих каскадов (блоков) тем меньше, чем выше коэффициент усиления мощности приёмного модуля (см. ф-лы. (2.16) и (2.17))

Основной метод измерения коэффициента шума состоит в использовании эталонного источника шума, например, в виде согласованной нагрузки (СН), находящейся при различных температурах и измерительного приёмника, состоящего из смесителя, УПЧ, детектора, УНЧ и индикатора (см. рис. 2.10). Мощность шума, отдаваемая СН, прямо пропорциональна абсолютной температуре Т, при которой она находится

(2.23)

где k=1.38*10^-23Дж/K, -полоса пропускания приёмника.

Если испытуемое устройство (модуль) обладает коэффициентом усиления K_У и эффективной шумовой температурой Т_Э, при подключении к его входу нагрузки, находящейся при температуре Т₂, мощность на выходе измерительного приёмника (ИП) будет пропорциональна:

а при подключении нагрузки, находящейся при температуре T₁, мощность на выходе ИП будет пропорциональна:

Тогда и, если это отношение измерено по показаниям индикатора измерительного приёмника и обозначено через Y (т. е.), тооткуда.

По определению (см. ф. 2.11) , а значит

откуда

(2.24)

Вместо двух согласованных нагрузок, находящихся при разных температурах, удобнее использовать эталонный генератор шума (ГШ), для которого известно относительное шумовое число T₂/T₀ на каждой рабочей частоте. Тогда остаётся только включить и выключить генератор шума, зафиксировав два значения P₂ и P₁ на выходе измерительного приёмника, соответствующие двум состояниям ГШ (вкл. и выкл.), а затем произвести вычисления. Если произвести модуляцию ГШ меандром, то половину времени ГШ включен, а половину выключен. Поэтому достаточно зафиксировать раздельно по времени в измерительном приёмнике шумы ГШ и шумы исследуемого модуля, и прибор станет прямопоказывающим коэффициент шума. Именно на этом принципе основан модуляционный метод измерения коэффициента шума в стандартных измерителях коэффициента шума (например, типа Х5-10). Структурная схема измерений представлена на рис. 2.11.

Для подготовки к включению индикатора КШ Я8Х-263 необходимо проделать следующие операции:

-Тумблер “КОРРЕКТОР-АРУ” на задней панели установить в положение “АРУ”, а переключатель “ПРЕДЕЛЫ КАЛИБРОВКИ” в положение “IУ” (нажатием соответствующей кнопки);

-Нажать кнопки “2МГц” (включение соответствующего входного разъёма) и “F_K” (установка вида измерения);

-Установить вертушку пределов измерения в положение “2,5-5-10-25-50-100-F”;

-В трёхкнопочном переключателе без названия нажать первую слева кнопку;

-В шестикнопочном- кнопку с надписью “25” (горит лампочка над нею);

-Переключатель Автомат- Ручной перевести в состояние “Ручной”;

-Переключатель режимов измерения - калибровка в положение “калибровка ”;

-Переключатель индикатора “IS- 4S- IГШ- IСМ- ” перевести в положение “IГШ”;

-Включить индикатор КШ Я8Х-263, модулятор ГШ и генератор гетеродинной мощности, выход СВЧ мощности не включать (кнопки “диапазоны GHz” 0,31  0,6 и 0,6  1,2 – отжаты). Вид модуляции – “внешн.” – кнопка нажата;

- В модуляторе (при нажатых кнопках “НЕПР. РЕЖ. ” и “10”) с помощью ручек под шлиц “”и “” по индикаторному прибору “FK_PI” индикатора K_Ш установить ток (по красной черте – 1мА);

-Переключатель индикатора перевести в положение I_CM включить выход гетеродинной мощности, нажатием кнопки (0,61,2) ГГц, предварительно установив на аттенюаторе 23  24 дБ. При этом индикаторный прибор “FK_P” будет показывать 0,51 ма.

-В модуляторе ГШ нажать кнопку “ВНЕШ. МОД. ”, а в индикаторе кнопку “1S”. Включить питание МШУ +9 В. Затем ручками и произвести калибровку ИКШ, установив на стрелочном индикаторе стрелку на цифру 16, что соответствует относительному шумовому числу для данного ГШ в диапазоне частот. Нажать кнопку“Измерение ” и подобрать на шестикнопочном переключателе кнопку, при нажатии которой показания индикатора K_Ш будут находиться во второй половине шкалы. Отсчитать значение K_Ш по соответствующей шкале стрелочного индикатора. Перестроить гетеродин ручкой “частота MHz” на новую частоту и повторить процедуру калибровки и измерений. Измерения продолжить в полосе частот гетеродина несколько большей, чем полоса пропускания модуля, полученная в п. 3.1. Построить график K_Ш = K(f).

Найти минимальное значение K_Ш в полосе частот, и удвоив эту величину провести горизонтальную прямую через две точки, где K_Ш = K_Шmin. Опустив перпендикуляры на ось частот, рассчитать шумовую полосу модуля как разность между абсциссами этих точек.

Сравнить вычисленную величину шумовой полосы с величиной полосы пропускания, найденной в п. 3.1, вычислить отношение этих величин. Зафиксировать график и последнюю величину в отчёте.