RU2126976C1 - Method measuring nonprimary radiations of radio transmitters - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, measurement of nonprimary radiations of radio transmitters, exciters, synthesizers. SUBSTANCE: for decrease of influence of powerful carrier on result of measurement of nonprimary radiation of low level spectrum of nonprimary radiations is transferred to zero frequency by way of multiplication of radio signal from output of radio transmitter with auxiliary harmonic signal which frequency and phase values are equal to frequency and phase values of carrier of radio transmitter. Multiplication result is filtered and level of nonprimary radiations on frequencies corresponding to frequencies of tuning out of nonprimary radiations from frequency of carrier of radio transmitter is measured by measurement receiver. Method allows level of nonprimary radiation with very small tunings away (less than 2-3%) from carrier to be measured. EFFECT: reliable measurement of level of nonprimary radiations. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения уровня неосновных, в том числе и шумовых колебаний радиопередатчиков, генераторов сигналов, возбудителей, синтезаторов. The invention relates to radio engineering and can be used to measure the level of minor, including noise, oscillations of radio transmitters, signal generators, pathogens, synthesizers.

Известен способ измерения уровня неосновных побочных излучений радиопередатчиков - способ замещения [1]. При измерении уровня неосновных излучений радиопередатчика этим способом неосновные излучения радиопередатчика выделяют на испытательной нагрузке. Несущую подавляют в режекторном фильтре, который настраивают на максимальное подавление несущей частоты радиопередатчика. Радиопередатчик не модулируют. Измерительный приемник, подключенный к выходу режекторного фильтра, настраивают на частоты неосновных излучений и отмечают его показания. К испытательной нагрузке вместо радиопередатчика подключают генератор сигналов, который настраивают на частоты неосновных излучений и регулируют до получения ранее отмеченных показаний измерительного приемника. В этом случае показание калиброванного аттенюатора генератора сигналов равно напряжению соответствующего неосновного излучения. A known method of measuring the level of minor spurious emissions of radio transmitters is a substitution method [1]. When measuring the level of minor radiation of a radio transmitter in this way, minor radiation of a radio transmitter is isolated at a test load. The carrier is suppressed in a notch filter, which is tuned to the maximum suppression of the carrier frequency of the radio transmitter. The radio transmitter is not modulated. The measuring receiver connected to the output of the notch filter is tuned to the frequencies of minor radiation and its readings are noted. Instead of a radio transmitter, a signal generator is connected to the test load, which is tuned to the frequencies of minor radiation and adjusted to obtain the previously noted readings of the measuring receiver. In this case, the reading of the calibrated attenuator of the signal generator is equal to the voltage of the corresponding minor radiation.

Недостатками способа замещения являются трудность подавления мощной несущей, поскольку необходимо строить высокодобротный фильтр, рассчитанный на большую, до нескольких сотен ватт, мощность несущей; трудность измерений при отстройках менее 2%, поскольку при таких отстройках режекторный фильтр зачастую не обеспечивает требуемую разность между ослаблениями на частоте режекции и частоте измеряемого неосновного излучения; для измерения на нескольких несущих частотах в случае диапазонного радиопередатчика нужен либо высокодобротный перестраиваемый режекторный фильтр, что трудно реализовать, либо набор фильтров с фиксированной настройкой. The disadvantages of the replacement method are the difficulty of suppressing a powerful carrier, since it is necessary to build a high-Q filter designed for a large, up to several hundred watts, carrier power; the difficulty of measurements with detunings of less than 2%, since with such detunings, the notch filter often does not provide the required difference between the attenuation at the notch frequency and the frequency of the measured minor radiation; to measure at several carrier frequencies in the case of a band-sized radio transmitter, either a high-quality tunable notch filter is needed, which is difficult to implement, or a set of filters with a fixed setting.

Цель изобретения - устранение влияния мощной несущей при измерении неосновных излучений радиопередатчиков. The purpose of the invention is the elimination of the influence of a powerful carrier in the measurement of minor emissions of radio transmitters.

Указанная цель достигается тем, что спектр неосновных излучений переносят на нулевую частоту путем перемножения радиосигнала с выхода радиопередатчика с вспомогательным гармоническим сигналом, значение частоты и фазы которого равно значению частоты и фазы несущей радиопередатчика, фильтруют результат перемножения и измеряют измерительным приемником уровень неосновных излучений на частотах, соответствующих частотам отстройки неосновных излучений от частоты несущей радиопередатчика. Для измерения малых уровней неосновных излучений, не индицируемых измерительным приемником, результат фильтрации усиливают, например, с помощью измерительного малошумящего широкополосного усилителя, коэффициент передачи и собственные шумы которого учитывают при калибровке измерительного тракта. При превышении мощности несущей радиопередатчика допустимой входной мощности устройства перемножения сигнал с испытательной нагрузки ослабляют, например, в фиксированном аттенюаторе, собственные шумы которого учитывают при калибровке измерительного тракта. This goal is achieved by the fact that the spectrum of minor radiation is transferred to the zero frequency by multiplying the radio signal from the output of the radio transmitter with an auxiliary harmonic signal, the frequency and phase of which is equal to the value of the frequency and phase of the carrier of the radio transmitter, filter the result of multiplication and measure the level of minor radiation at the frequencies by the measuring receiver, corresponding to the detuning frequencies of minor radiation from the frequency of the carrier of the radio transmitter. To measure small levels of minor radiation that are not indicated by the measuring receiver, the filtering result is amplified, for example, using a low-noise measuring broadband amplifier, the transmission coefficient and noise of which are taken into account when calibrating the measuring path. If the carrier power of the radio transmitter exceeds the permissible input power of the multiplying device, the signal from the test load is attenuated, for example, in a fixed attenuator, the intrinsic noise of which is taken into account when calibrating the measuring path.

Структурная электрическая схема устройства, реализующего способ, приведена на чертеже. На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - радиопередатчик (РПД), 2 - высокочастотный генератор сигналов (ГС), 3 - высокочастотный вольтметр переменного тока (ВМ), 4 - испытательная нагрузка, 5 - фиксированный аттенюатор, 6 - балансный перемножитель (БП), 7 - фильтр нижних частот (ФНЧ), 8 - малошумящий широкополосный измерительный усилитель (МШУ), 9 - измерительный приемник (ИП). Structural electrical diagram of a device that implements the method shown in the drawing. The following notation is adopted in the drawing: 1 - radio transmitter (RPD), 2 - high-frequency signal generator (GS), 3 - high-frequency alternating current voltmeter (VM), 4 - test load, 5 - fixed attenuator, 6 - balanced multiplier (BP), 7 - low-pass filter (low-pass filter), 8 - low-noise wideband measuring amplifier (LNA), 9 - measuring receiver (IP).

Измерения проводят следующим образом. Приборы подключают к радиопередатчику согласно чертежу. The measurements are carried out as follows. Devices are connected to a radio transmitter according to the drawing.

При измерении уровня неосновных излучений радиопередатчика к антенному входу радиопередатчика подключают экранированный эквивалент антенны - испытательную нагрузку. Измерительную аппаратуру (балансный перемножитель, фильтр нижних частот, малошумящий широкополосный измерительный усилитель, измерительный приемник) подключают к выходу испытательной нагрузки. При необходимости между нагрузкой и измерительной аппаратурой включают аттенюатор с затуханием, достаточным для нормальной работы измерительной аппаратуры. Балансный перемножитель настраивают на максимальную чувствительность, добиваясь при калибровке минимального постоянного тока на его выходе. Радиопередатчик не модулируют. When measuring the level of minor emissions of the radio transmitter, the shielded equivalent of the antenna, the test load, is connected to the antenna input of the radio transmitter. The measuring equipment (balanced multiplier, low-pass filter, low-noise broadband measuring amplifier, measuring receiver) is connected to the output of the test load. If necessary, between the load and the measuring equipment include an attenuator with a damping sufficient for the normal operation of the measuring equipment. The balance multiplier is tuned for maximum sensitivity, achieving the calibration of the minimum direct current at its output. The radio transmitter is not modulated.

Измерительный приемник настраивают на частоты, соответствующие частотам отстройки неосновных излучений от несущей:
|F_{i они}| = f_{i ни}-f_c, i=(1, n)
где F_{i они} - частоты отстройки неосновного излучения от частоты несущей;
f_{i ни} - частота неосновного излучения;
f_c - частота основного излучения (частота несущей) радиопередатчика;
n - число частот неосновного излучения, на которых проводятся измерения.The measuring receiver is tuned to frequencies corresponding to the frequencies of the detuning of minor radiation from the carrier:
| F _{i they} | = f _{i nor} -f _c , i = (1, n)
where F _{i they} are the detuning frequencies of minor radiation from the carrier frequency;
f _{i neither} - the frequency of minor radiation;
f _c is the frequency of the main radiation (carrier frequency) of the radio transmitter;
n is the number of minor radiation frequencies at which measurements are made.

Отмечают показания измерительного приемника. Вольтметром измеряют напряжение U₁ на нагрузке. Уровень неосновного излучения вычисляют по формулам

где L_ни - уровень неосновного излучения в децибелах;
U₂=X₂/K_БП - напряжение неосновного излучения;
X₂ - значение неосновного излучения, измеренное измерительным приемником;
K_БП - коэффициент передачи балансного перемножителя;
U₁ - напряжение основного излучения;
P_ни - уровень неосновного излучения в ваттах;
R_и - сопротивление испытательной нагрузки.The readings of the measuring receiver are noted. A voltmeter measures the voltage U ₁ at the load. The level of minor radiation is calculated by the formulas

where L _nor - the level of minor radiation in decibels;
U ₂ = X ₂ / K _PSU - voltage of minor radiation;
X ₂ - the value of minor radiation measured by the measuring receiver;
K _BP - transfer coefficient of the balanced multiplier;
U ₁ is the voltage of the main radiation;
P _neither - the level of minor radiation in watts;
R _and - test load resistance.

Генератор сигналов синхронизируется выходным сигналом радиопередатчика, например, с помощью системы ФАПЧ. Для измерения неосновного излучения с низким уровнем относительно уровня несущей, например, шумового излучения генератор сигналов должен обладать низким уровнем собственных шумов. The signal generator is synchronized by the output signal of the radio transmitter, for example, using the PLL system. To measure minor radiation with a low level relative to the level of the carrier, for example, noise radiation, the signal generator must have a low level of intrinsic noise.

В балансном перемножителе происходит сравнение выходного колебания радиопередатчика, содержащего как несущую, так и неосновные излучения, с чистым в спектральном смысле сигналом генератора, частота которого равна выходной частоте несущей радиопередатчика, и перенос спектра неосновных излучений на нулевую частоту. При этом подавляется напряжение несущей частоты и увеличивается частотный разнос между колебанием несущей частоты и колебанием неосновного излучения. In the balanced multiplier, the output oscillation of the radio transmitter, containing both the carrier and minor radiation, is compared with the spectrally pure signal of the generator, whose frequency is equal to the output frequency of the carrier of the radio transmitter, and the transfer of the spectrum of minor radiation to zero frequency. In this case, the carrier frequency voltage is suppressed and the frequency separation between the carrier frequency oscillation and the minor radiation oscillation increases.

ФНЧ на выходе балансного перемножителя служит для дополнительного подавления несущей и предварительной фильтрации спектра неосновных излучений в том диапазоне отстроек от несущей, где проводятся измерения. Основная фильтрация спектра неосновных излучений происходит в измерительном приемнике. The low-pass filter at the output of the balanced multiplier serves to additionally suppress the carrier and pre-filter the spectrum of minor radiation in the range of detunings from the carrier where measurements are made. The main filtering of the spectrum of minor radiation occurs in the measuring receiver.

Для того, чтобы можно было различить уровень неосновного колебания на индикаторном приборе измерительного приемника, необходимо, чтобы уровень измеряемого неосновного излучения превышал уровень собственных шумов измерительного приемника на 6 дБ [1]. Если уровень неосновного излучения слишком мал, его можно усилить в МШУ. Тогда при калибровке измерительного тракта надо учесть собственные шумы усилителя. In order to be able to distinguish the level of minor vibrations on the indicator device of the measuring receiver, it is necessary that the level of the measured minor radiation exceed the level of the noise of the measuring receiver by 6 dB [1]. If the level of minor radiation is too low, it can be strengthened in the LNA. Then, when calibrating the measuring path, the intrinsic noise of the amplifier must be taken into account.

Снижение влияния несущей на результат измерения неосновных излучений малого уровня в предлагаемом способе достигается путем применения балансного перемножителя и фильтра нижних частот. Reducing the influence of the carrier on the measurement result of minor minor radiation in the proposed method is achieved by using a balanced multiplier and a low-pass filter.

При измерении предлагаемым способом спектр неосновного излучения переносится на нулевую частоту, за счет чего увеличивается разнос между мощной несущей и частотой, на которой проводятся измерения, поэтому проще отфильтровать несущую. When measuring the proposed method, the spectrum of minor radiation is transferred to the zero frequency, due to which the separation between the high-power carrier and the frequency at which measurements are taken is increased, so it is easier to filter the carrier.

В предлагаемом способе измерительный приемник настраивается на частоту, соответствующую частоте отстройки F_{i они} частоты несущей, что позволяет использовать более низкочастотный измерительный приемник.In the proposed method, the measuring receiver is tuned to a frequency corresponding to the offset frequency F _{i they} are the carrier frequency, which allows the use of a lower-frequency measuring receiver.

Предлагаемый способ позволяет измерять неосновные излучения радиопередатчиков при очень малых (менее 2%) отстройках от несущей, в широком диапазоне несущих частот, в присутствии на выходе радиопередатчика мощной несущей. The proposed method allows to measure minor radiation of radio transmitters at very small (less than 2%) offsets from the carrier, in a wide range of carrier frequencies, in the presence of a powerful carrier at the output of the radio transmitter.

Источники информации
1. ГОСТ 12252-86. Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений.Sources of information
1. GOST 12252-86. Radio stations with angular modulation of the land mobile service. Types, basic parameters, technical requirements and measurement methods.

Claims (1)

Способ измерения неосновных излучений радиопередатчиков, выделяемых на испытательной нагрузке, с помощью измерительного приемника, отличающийся тем, что спектр неосновных излучений переносят на нулевую частоту путем перемножения радиосигнала с выхода радиопередатчика с вспомогательным гармоническим сигналом, значение частоты и фазы которого равно значению частоты и фазы несущей радиопередатчика, фильтруют результат перемножения и измеряют измерительным приемником уровень неосновных излучений на частотах, соответствующих частотам отстройки неосновных излучений от частоты несущей радиопередатчика. A method of measuring minor radiation of radio transmitters emitted at a test load using a measuring receiver, characterized in that the spectrum of minor radiation is transferred to zero frequency by multiplying the radio signal from the output of the radio transmitter with an auxiliary harmonic signal, the frequency and phase of which is equal to the value of the frequency and phase of the carrier of the radio transmitter filter the result of multiplication and measure with a measuring receiver the level of minor radiation at frequencies corresponding to frequencies m detuning minority carrier frequency radiation from the radio transmitter.