本發明專利技術涉及一種微波接收機的噪聲測量裝置，包括：定標源、饋源、數據采集單元、上位機實時顯示單元；其中，所述饋源用于接收來自大氣和定標源的微波輻射信號，然后將微波輻射信號輸入到待測的微波接收機中；待測的微波接收機對微波輻射信號依次進行下變頻、放大、濾波、檢波、積分及低頻放大處理，并輸出電壓信號；所述數據采集單元采集和存儲接收機輸出的電壓信號，并傳送至所述上位機實時顯示單元；所述上位機實時顯示單元根據觀測的定標源對電壓信號進行處理，得到接收機噪聲溫度和噪聲系數，并對電壓信號、接收機噪聲溫度和噪聲系數做實時顯示。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及一種微波接收機的噪聲測量裝置，包括：定標源、饋源、數據采集單元、上位機實時顯示單元；其中，所述饋源用于接收來自大氣和定標源的微波輻射信號，然后將微波輻射信號輸入到待測的微波接收機中；待測的微波接收機對微波輻射信號依次進行下變頻、放大、濾波、檢波、積分及低頻放大處理，并輸出電壓信號；所述數據采集單元采集和存儲接收機輸出的電壓信號，并傳送至所述上位機實時顯示單元；所述上位機實時顯示單元根據觀測的定標源對電壓信號進行處理，得到接收機噪聲溫度和噪聲系數，并對電壓信號、接收機噪聲溫度和噪聲系數做實時顯示。【專利說明】
本專利技術涉及噪聲測量領域，特別涉及。
技術介紹
在接收機工作過程中，由于接收機噪聲的加入限制了信號的信噪比和靈敏度，尤其是微波接收機所接收到的信號較為微弱，因此其噪聲特性尤為重要，對系統靈敏度具有直接影響。接收機噪聲溫度和噪聲系數作為衡量接收機的關鍵指標，目前一種測量方式是采用已知噪聲源和噪聲系數分析儀進行測量。使用噪聲源產生的噪聲驅動待測接收機，通過噪聲系數分析儀測量待測接收機的輸出；由于噪聲系數分析儀已知噪聲源的輸入噪聲和信噪比，待測接收機的噪聲系數可在內部計算并直接在屏幕上顯示。雖然噪聲系數分析儀是測量噪聲系數的最直接方法，但這種方法的缺點在于:1)噪聲系數分析儀所測接收機頻率受已知噪聲源頻率限制，通用的噪聲源采用低結電容的二極管，頻率一般低于50GHz，高頻噪聲源需要國外進口且價格昂貴，因此該方法不能夠滿足測量高頻率接收機噪聲系數的要求；2)通過噪聲系數分析儀進行噪聲測量的誤差隨著接收機噪聲系數的增大而迅速增大，因此該方法僅適用于較低噪聲系數的接收機。另一種噪聲系數的測量方法是通過測量接收機增益和輸出功率譜密度而計算得至IJ。器件可利用的噪聲功率為:PNA = KTA F，其中K為波爾茲曼常量(1.38*1023焦耳/K)，T為溫度(單位為開爾文K)，AF為噪聲帶寬(單位為赫茲Hz);當室溫為290K時，噪聲功率譜密度為:PNAD = -174dBm/Hz ；因此噪聲系數有如下公式:NF = PNOUT- (-174dBm/Hz+201og10 (Bff) +Gain)其中，PNOUT是已測的總輸出噪聲功率，-174dBm/Hz時290K時環境噪聲的功率譜密度，Bff為接收機的頻率帶寬，Gain為接收機增益，NF為接收機的噪聲系數。為簡化公式，可直接測量輸出噪聲功率譜密度(dBm/Hz)，該公式變為:NF = PN0UTD+174dBm/Hz-Gain該方法需要預先確定接收機增益和輸出功率譜密度，可通過頻譜分析儀測得，這種方法的缺點在于:所測噪聲功率譜密度受到頻譜分析儀噪聲基底的限制，當噪聲系數較低(一般小于1dB)時，(PNOUTD-Gain)接近于_170dBm/Hz，當接收機增益為20dB時，需要測量-150dBm/Hz的噪聲功率譜密度，這個值低于大部分頻譜分析儀的噪聲基底。因此該方法適用于系統增益較高或噪聲系數非常高(例如高于30dB)的情況。
技術實現思路
本專利技術的目的在于現有技術中的用于微波接收機的噪聲測量裝置與方法適應范圍較窄的缺陷，從而提供一種適用范圍廣，測試過程簡單、直觀的測量裝置與方法。為了實現上述目的，本專利技術提供了一種微波接收機的噪聲測量裝置，包括:定標源、饋源、數據采集單元、上位機實時顯示單元；其中，所述饋源用于接收來自大氣和定標源的微波輻射信號，然后將微波輻射信號輸入到待測的微波接收機中；待測的微波接收機對微波輻射信號依次進行下變頻、放大、濾波、檢波、積分及低頻放大處理，并輸出電壓信號；所述數據采集單元采集和存儲接收機輸出的電壓信號，并傳送至所述上位機實時顯示單元；所述上位機實時顯示單元根據觀測的定標源對電壓信號進行處理，得到接收機噪聲溫度和噪聲系數，并對電壓信號、接收機噪聲溫度和噪聲系數做實時顯示。上述技術方案中，所述定標源包括冷源和熱源；所述冷源為經液氮冷卻的微波吸收黑體，作為低溫參考源；所述熱源為常溫定標黑體，提供相當于環境溫度的標準亮溫，作為高溫參考源。上述技術方案中，所述數據采集單元的采集速率為O?200KHZ，其采集速率能夠調節。本專利技術還提供了采用所述微波接收機的噪聲測量裝置所實現的測量方法，包括:步驟I)、待測的微波接收機上電，確認系統工作正常；步驟2)、通過上位機實時顯示單元顯示微波接收機的輸出電壓，當微波接收機輸出穩定后，將饋源對準冷源，記錄微波接收機觀測冷源時的輸出電壓并求均值；步驟3)、將饋源對準熱源，記錄微波接收機輸出電壓并求均值；步驟4)、微波接收機輸出電壓和接收機噪聲溫度之間存在如下關系:Vl= G (T rec+TL)VH=G(Trec+TH)⑴其中，\為接收機觀測冷源時的輸出電壓均值；T L為液氮冷源溫度80Κ ;V H為接收機觀測熱源時的輸出電壓均值；TH為常溫定標黑體的溫度，為測試環境下的環境溫度七為接收機增益。為接收機噪聲溫度；其中，接收機噪聲溫度T 。和接收機增益G為未知量；由所述方程(I)計算得到接收機噪聲溫度Tra。和接收機增益G，并由上位機實時顯示單元進行實時顯示；步驟5)、微波接收機噪聲溫度和噪聲系數之間存在如下關系:Trec= (F-l)T。NF = 10.1g10F(2)其中，NF為接收機的噪聲系數；F為接收機噪聲因數；T。為環境溫度；由所述方程(2)計算得到接收機噪聲系數F，并由上位機實時顯示單元進行實時顯不O本專利技術的優點在于:1、本專利技術的噪聲測量裝置不需要噪聲系數分析儀或頻譜儀的配合，噪聲測量誤差不累積，不會隨著接收機噪聲系數的增大而增大；2、本專利技術的噪聲測量裝置測試過程簡單、結果顯示直觀且攜帶方便，尤其適用于野外試驗等。【附圖說明】圖1是本專利技術的微波接收機的噪聲測量裝置的結構示意圖；圖2是待測的微波接收機的結構示意圖；圖3是本專利技術的微波接收機的噪聲測量方法的流程圖。【具體實施方式】現結合附圖對本專利技術作進一步的描述。圖1為本專利技術的一種微波接收機的噪聲測量裝置的結構示意圖。如圖所示，本專利技術的噪聲測量裝置包括定標源、饋源、數據采集單元、上位機實時顯示單元；其中，所述饋源用于接收來自大氣和定標源的微波輻射信號，然后將微波輻射信號輸入到待測的微波接收機中；待測的微波接收機對微波輻射信號依次進行下變頻、放大、濾波、檢波、積分及低頻放大處理，并輸出電壓信號；所述數據采集單元采集和存儲接收機輸出的電壓信號，并傳送至所述上位機實時顯示單元；所述上位機實時顯示單元根據觀測的定標源對電壓信號進行處理，得到接收機噪聲溫度和噪聲系數，并對電壓信號、接收機噪聲溫度和噪聲系數做實時顯不O下面對本專利技術的噪聲測量裝置中的部件做進一步說明。所述定標源包括冷源和熱源；所述冷源為經液氮冷卻的微波吸收黑體，作為低溫參考源；所述熱源為常溫定標黑體，提供相當于環境溫度的標準亮溫，作為高溫參考源。所述數據采集單元的采集速率為O?200KHZ，其采集速率可調。圖2為待測的微波接收機的結構示意圖，如圖所示，待測的微波接收機包括:本振、低噪放大器、混頻器、中頻放大器、濾波器、檢波器、積分器和低頻放大器；饋源接收到的信號，經射頻放大以后由本振和混頻器完成射頻至中頻的頻率下變換，然后由中頻放大器放大，最后由檢波器完成中頻至低頻本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種微波接收機的噪聲測量裝置，其特征在于，包括：定標源、饋源、數據采集單元、上位機實時顯示單元；其中，所述饋源用于接收來自大氣和定標源的微波輻射信號，然后將微波輻射信號輸入到待測的微波接收機中；待測的微波接收機對微波輻射信號依次進行下變頻、放大、濾波、檢波、積分及低頻放大處理，并輸出電壓信號；所述數據采集單元采集和存儲接收機輸出的電壓信號，并傳送至所述上位機實時顯示單元；所述上位機實時顯示單元根據觀測的定標源對電壓信號進行處理，得到接收機噪聲溫度和噪聲系數，并對電壓信號、接收機噪聲溫度和噪聲系數做實時顯示。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張瑜，張升偉，何杰穎，
申請(專利權)人：中國科學院空間科學與應用研究中心，
類型：發明
國別省市：北京;11
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