專利名稱：一種強(qiáng)信號(hào)下的噪聲測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噪聲測(cè)量裝置，特別是一種基于常規(guī)頻譜儀在強(qiáng)信號(hào)下的噪聲測(cè)
量裝置。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星在多臺(tái)射頻設(shè)備同時(shí)工作時(shí)，為避免整星下大功率射頻發(fā)射設(shè)備所產(chǎn)生的帶外噪聲對(duì)其它射頻設(shè)備的接收靈敏度造成影響，需要在設(shè)備驗(yàn)收時(shí)及裝星前能夠?qū)ζ渌a(chǎn)生的噪聲進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。較為簡(jiǎn)捷的噪聲測(cè)量方法多為直接測(cè)量，即直接將射頻信號(hào)送到頻譜儀進(jìn)行測(cè)量，直接測(cè)量方法簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確，對(duì)于小功率發(fā)射設(shè)備，如測(cè)控應(yīng)答機(jī)，是很適用的。但直接測(cè)量要求頻譜儀輸入信號(hào)不能過(guò)強(qiáng)，通常小于30dBm。如果輸入信號(hào)超過(guò)頻譜儀允許的信號(hào)強(qiáng)度，會(huì)對(duì)頻譜儀造成損壞，所以大功率信號(hào)下的噪聲測(cè)量需要先將信號(hào)衰減到頻譜儀允許的輸入功率范圍后再進(jìn)行測(cè)量，但通常衰減器會(huì)對(duì)信號(hào)和噪聲同時(shí)進(jìn)行衰減，而頻譜儀的噪聲測(cè)量能力是有限的，如果為了保護(hù)頻譜儀而一味的加大衰減量，很有可能使噪聲衰減到頻譜儀測(cè)量靈敏度之下，無(wú)法進(jìn)行測(cè)量，此時(shí)頻譜儀測(cè)量到的噪聲是自身產(chǎn)生的噪聲，而非待測(cè)噪聲，所以利用加衰減器測(cè)量噪聲的方法測(cè)試能力是有限的。因此，大功率信號(hào)下噪聲測(cè)量時(shí)只能進(jìn)行選擇性衰減，即僅衰減掉大功率信號(hào)而令需要測(cè)試的噪聲通過(guò)，濾波器具備選擇性衰減功能，可以衰減大功率信號(hào)，而留下待測(cè)噪聲，然而通常濾波器對(duì)帶外信號(hào)的衰減原理是把信號(hào)反射回去，并不是吸收衰減，反射回來(lái)的信號(hào)功率很大，會(huì)損壞發(fā)射機(jī)前端的功率放大器，因此直接利用濾波器測(cè)量大功率信號(hào)下的噪聲是不允許的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種強(qiáng)信號(hào)下的噪聲測(cè)量裝置，以滿足大功率信號(hào)下的噪聲測(cè)量工作。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種強(qiáng)信號(hào)下的噪聲測(cè)量裝置，包括隔離保護(hù)單元、 濾波器和頻譜儀，隔離保護(hù)單元、濾波器和頻譜儀依次串接在一起，所述的隔離保護(hù)單元包括環(huán)行器和功率吸收負(fù)載，環(huán)行器的輸入端接發(fā)射機(jī)，環(huán)行器的輸出端接濾波器，環(huán)行器的第三個(gè)端口接功率吸收負(fù)載；信號(hào)測(cè)量通道滿足關(guān)系式通帶差損<發(fā)射信號(hào)噪聲譜密度-頻譜儀測(cè)量靈敏度，反向隔離度>發(fā)射信號(hào)功率-發(fā)射機(jī)允許最大反射功率，濾波器阻帶衰減量>發(fā)射信號(hào)功率-頻譜儀允許最大輸入功率，濾波器的通帶頻率為發(fā)射信號(hào)噪聲頻率，濾波器的阻帶頻率為發(fā)射信號(hào)頻率；功率吸收負(fù)載的功率大于反射至該功率吸收負(fù)載信號(hào)功率的二倍。噪聲測(cè)量裝置還包括隔離器單元，隔離器單元位于發(fā)射機(jī)和環(huán)行器之間，所述的隔離器單元包括至少一級(jí)隔離器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于
1)本發(fā)明測(cè)量裝置由于濾波器的存在，大功率信號(hào)已經(jīng)被濾除，頻譜儀測(cè)量帶外噪聲時(shí)不用擔(dān)心輸入信號(hào)強(qiáng)度過(guò)大，會(huì)損壞頻譜儀。而常用的直接測(cè)量方法中，頻譜儀無(wú)法忍受大功率信號(hào)；2)本發(fā)明測(cè)量裝置對(duì)待測(cè)頻點(diǎn)的衰減量很小，不會(huì)對(duì)待測(cè)噪聲造成太大的損失， 因此能夠最大限度的保留待測(cè)噪聲，使之處于頻譜儀的測(cè)量靈敏度范圍內(nèi)。而常用的測(cè)量方法中，采用增加衰減器衰減大功率信號(hào)來(lái)保護(hù)頻譜儀時(shí)，同時(shí)也會(huì)對(duì)待測(cè)噪聲造成同樣的衰減，以至于待測(cè)噪聲低于頻譜儀的測(cè)量靈敏度，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量；3)本發(fā)明測(cè)量裝置中，發(fā)射機(jī)的輸出端受到多級(jí)隔離器的保護(hù)，能夠避免因反射信號(hào)功率過(guò)強(qiáng)而損壞發(fā)射機(jī)。傳統(tǒng)測(cè)量方法中，待測(cè)設(shè)備缺少隔離器的保護(hù)，存在損壞設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。


圖1為本發(fā)明噪聲測(cè)量裝置的組成原理圖；圖2為本發(fā)明噪聲測(cè)量裝置的待測(cè)頻點(diǎn)與強(qiáng)信號(hào)頻點(diǎn)的濾波關(guān)系圖一；圖3為本發(fā)明噪聲測(cè)量裝置的待測(cè)頻點(diǎn)與強(qiáng)信號(hào)頻點(diǎn)的濾波關(guān)系圖二 ；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中所得到的噪聲測(cè)量裝置組成原理圖。
具體實(shí)施例方式大功率信號(hào)下噪聲測(cè)量存在三個(gè)問(wèn)題1)頻譜儀能承受的輸入功率有限，輸入信號(hào)強(qiáng)度不能過(guò)大，否則會(huì)損壞頻譜儀；2)頻譜儀測(cè)量噪聲的能力有限，噪聲如果太小，超出頻譜儀的測(cè)量范圍，則無(wú)法測(cè)量；3)發(fā)射機(jī)能夠承受的反射信號(hào)強(qiáng)度有限，反射回發(fā)射機(jī)中的信號(hào)不能過(guò)強(qiáng)，功率過(guò)大會(huì)損壞發(fā)射機(jī)。弱信號(hào)下測(cè)量噪聲，可以把信號(hào)直接送入頻譜儀進(jìn)行測(cè)試，既不會(huì)損壞頻譜儀也不會(huì)損壞發(fā)射機(jī)。而大功率信號(hào)測(cè)量時(shí)，如果測(cè)試方法不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)以上問(wèn)題。為此，本發(fā)明提出了一種如圖1所示的噪聲測(cè)量裝置。本發(fā)明測(cè)量裝置包括隔離保護(hù)單元、濾波器和頻譜儀，隔離保護(hù)單元、濾波器和頻譜儀依次串接在一起。隔離保護(hù)單元包括環(huán)行器和功率吸收負(fù)載，環(huán)行器的輸入端接發(fā)射機(jī)，環(huán)行器的輸出端接濾波器，環(huán)行器的第三個(gè)端口接功率吸收負(fù)載，強(qiáng)信號(hào)的吸收工作可以由隔離保護(hù)單元完成。由濾波器阻帶引起的反射信號(hào)最終會(huì)被功率吸收負(fù)載吸收。當(dāng)然，還可以在環(huán)行器和發(fā)射機(jī)之間接入隔離器單元。隔離器單元包括至少一級(jí)隔離器，目的是為了對(duì)發(fā)射機(jī)的輸出端進(jìn)行隔離保護(hù)，如果一級(jí)隔離不夠還可以采用多級(jí)隔離，從而減輕對(duì)隔離器承受功率和隔離度的要求。常見(jiàn)的隔離器反向隔離度通常為20dB 左右，結(jié)合隔離器的功率容量決定隔離器單元需要包含隔離器的數(shù)量。環(huán)行器和隔離器單元的作用區(qū)別在于，環(huán)行器可以更換大功率吸收負(fù)載，其側(cè)重點(diǎn)在于吸收濾波器反射回來(lái)大功率信號(hào)，而隔離器單元的作用側(cè)重于增加反向隔離度保護(hù)發(fā)射機(jī)。圖1中各個(gè)部件的功能說(shuō)明如下隔離器用來(lái)隔離由于濾波器阻帶駐波過(guò)大引起的反射信號(hào)以保護(hù)信號(hào)源中的功率放大器件，隔離器的隔離能力有限，可以根據(jù)需要增加隔離級(jí)數(shù)；環(huán)行器加功率吸收負(fù)載用來(lái)吸收由于濾波器阻帶駐波過(guò)大引起的強(qiáng)反射信號(hào)， 特點(diǎn)是功率容量大。與隔離器分工不同，隔離器主要負(fù)責(zé)增加反向隔離度以保護(hù)發(fā)射機(jī)，而環(huán)行器加功率吸收負(fù)載則主要負(fù)責(zé)吸收大功率發(fā)射信號(hào)，所以要求吸收負(fù)載功率容量大、 散熱好；濾波器用來(lái)衰減大功率信號(hào)以保護(hù)頻譜儀。為此，各器件需要滿足一定的約束條件，需要考慮的性能包括差損、反向隔離度、 阻帶衰減以及功率容量等。1)根據(jù)待測(cè)噪聲指標(biāo)與頻譜儀的測(cè)試靈敏度確定噪聲測(cè)量裝置在測(cè)量通帶內(nèi)允許的差損，即要求經(jīng)過(guò)測(cè)量裝置衰減后的噪聲譜密度要高于頻譜儀的測(cè)量靈敏度；測(cè)量通帶差損<待測(cè)噪聲譜密度-頻譜儀測(cè)量靈敏度。2)發(fā)射信號(hào)功率減去頻譜儀允許的最大輸入功率得到濾波器阻帶衰減量，即要求經(jīng)過(guò)阻帶衰減后的信號(hào)能夠滿足頻譜儀的輸入功率要求，不會(huì)損壞頻譜儀；濾波器阻帶衰減量>發(fā)射信號(hào)功率-頻譜儀允許最大輸入功率。3)發(fā)射信號(hào)由濾波器阻帶駐波引起反射，經(jīng)過(guò)環(huán)形器、隔離器反射回發(fā)射機(jī)，要求反向隔離度大于發(fā)射信號(hào)功率減去發(fā)射機(jī)允許的最大反射功率，將需要的隔離度分配給隔離器與環(huán)形器，也即總的反向隔離度>發(fā)射信號(hào)功率-發(fā)射機(jī)允許最大反射功率。4)功率吸收負(fù)載以及各級(jí)隔離器的功率容量要求大于反射至該級(jí)吸收負(fù)載的信號(hào)功率，為確保吸收負(fù)載可靠工作，建議功率吸收負(fù)載以及各級(jí)隔離器的功率容量要求大于反射至該級(jí)吸收負(fù)載的信號(hào)功率的2倍，對(duì)所選器件需要考慮所能承受的功率以及散
熱；吸收負(fù)載的功率容量> 2女反射至該級(jí)吸收負(fù)載的信號(hào)功率。5)對(duì)于濾波器，其通帶頻率為發(fā)射信號(hào)噪聲頻率，濾波器的阻帶頻率為發(fā)射信號(hào)頻率。如圖2所示，f0為大功率發(fā)射信號(hào)頻點(diǎn)、fu為待測(cè)噪聲頻點(diǎn)、N0為待測(cè)噪聲譜密度。 要求濾波器在fo處的衰減量滿足頻譜儀的輸入要求，濾波器可以選擇帶通濾波器，也可以選擇帶阻濾波器，目的都是要衰減&而使fu通過(guò)。實(shí)施例以某衛(wèi)星型號(hào)的噪聲測(cè)量要求為輸入，設(shè)計(jì)了一種噪聲測(cè)量裝置。表1為發(fā)射機(jī)性能指標(biāo)，表2為頻譜儀性能指標(biāo)。表1發(fā)射機(jī)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)信號(hào)下的噪聲測(cè)量裝置，其特征在于包括隔離保護(hù)單元、濾波器和頻譜儀， 隔離保護(hù)單元、濾波器和頻譜儀依次串接在一起，所述的隔離保護(hù)單元包括環(huán)行器和功率吸收負(fù)載，環(huán)行器的輸入端接發(fā)射機(jī)，環(huán)行器的輸出端接濾波器，環(huán)行器的第三個(gè)端口接功率吸收負(fù)載；信號(hào)測(cè)量通道滿足關(guān)系式通帶差損< 發(fā)射信號(hào)噪聲譜密度-頻譜儀測(cè)量靈敏度，反向隔離度 > 發(fā)射信號(hào)功率-發(fā)射機(jī)允許最大反射功率，濾波器阻帶衰減量 > 發(fā)射信號(hào)功率-頻譜儀允許最大輸入功率，濾波器的通帶頻率為發(fā)射信號(hào)噪聲頻率，濾波器的阻帶頻率為發(fā)射信號(hào)頻率；功率吸收負(fù)載的功率大于反射至該功率吸收負(fù)載信號(hào)功率的二倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)信號(hào)下的噪聲測(cè)量裝置，其特征在于還包括隔離器單元，隔離器單元位于發(fā)射機(jī)和環(huán)行器之間，所述的隔離器單元包括至少一級(jí)隔離器。
全文摘要
一種強(qiáng)信號(hào)下的噪聲測(cè)量裝置，包括隔離保護(hù)單元、濾波器和頻譜儀，隔離保護(hù)單元、濾波器和頻譜儀依次串接在一起。隔離保護(hù)單元包括環(huán)行器和功率吸收負(fù)載，環(huán)行器的輸入端接發(fā)射機(jī)，環(huán)行器的兩個(gè)輸出端分別接功率吸收負(fù)載和濾波器。信號(hào)測(cè)量通道滿足關(guān)系式通帶差損＜發(fā)射信號(hào)噪聲譜密度-頻譜儀測(cè)量靈敏度，反向隔離度＞發(fā)射信號(hào)功率-發(fā)射機(jī)允許最大反射功率，濾波器阻帶衰減量＞發(fā)射信號(hào)功率-頻譜儀允許最大輸入功率，濾波器的通帶頻率為發(fā)射信號(hào)噪聲頻率，濾波器的阻帶頻率為發(fā)射信號(hào)頻率；功率吸收負(fù)載的功率大于反射至該功率吸收負(fù)載信號(hào)功率的二倍。本發(fā)明測(cè)量裝置可以滿足大功率信號(hào)下的噪聲測(cè)量工作。
文檔編號(hào)G01R29/26GK102200557SQ20111002975
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者寧金枝, 李紅寶, 楊爭(zhēng)光, 竇驕, 黃繁榮 申請(qǐng)人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司