Поделитесь, пожалуйста, опытом по созданию генератора шума
Товарищи! Может кто-нибудь в курсе - наша советская (в смысле теперь российская) промышленность выпускает шумовые диоды (генераторы шума), кроме КГ401 (диапазон нужен до 50 МГц минимум, неравномерность спектральной плотности мощности желательно не хуже 1 Дб)? В справочниках нет ничего, в инете тоже голяк (наши производители еще и не все нормальными сайтами обзавелись). Может какой-нибудь завод выпускает что-нибудь путнее. Если кто делал и исследовал такие генераторы, подскажите, пожалуйста, реально ли сделать генератор с неравномерностью спектральной плотности мощности не хуже 1 Дб на российских диодах или стабилитронах, и какие лучше подходят.
Может статья В.А. Скрипника "Высокочастотные генераторы шума" поможет.
Большое спасибо за информацию. Статья интересная, близкую информацию я находил, но не всё. К сожалению в этом и в тех источниках, которые находил я, ничего не говорится о равномерности спектральной плотности мощности шума. Для нас это самый принципиальный вопрос. Стабильность мощности выходного шума самого генератора интересует не очень, поскольку на выходе всего этого дела поставим АРУ. Но при этом специфика прибора (имитатор сигналов) такова, что равномерность спектральной плотности шума в рабочей полосе частот (1-30МГц на ПЧ) должна быть не хуже 1 дБ. Можно попробовать, конечно, скалибровать, но только в том случае, если она имеет не более 1 максимума (или минимума) во всей полосе, да и то может не получиться. Буржуи делают генераторы шума и шумовые диоды (например http://www.micronetics.com/Noise_Source_SMT/Surface_Mount_Noise_SMN7108.pdf и http://www.micronetics.com/Noise_Source_SMT/Surface_Mount_Noise_SMN7109.pdf), с разными характеристиками. Из имеющейся информации ясно, что даже у их калиброванных, сертифицированных модулей спектральная плотность мощности шума может быть довольно равномерной, а может не очень. Самая большая проблема в том, что фирмы производящие такую аппаратуру, которые нашел я (www.noisewave.com, www.noisecom.com, www.micronetics.com), находятся в США, а такие изделия попадают под экспортный контроль Госдепартамента США, не говоря об очень высокой цене (600 у. е. за штуку). Поэтому придется делать самим, вот и хотел узнать - может кто-то делал генераторы шума и исследовал их характеристики с помощью анализатора спектра. Наверное можно еще попробовать настраивать каждый модуль с помощью специально предусмотренных корректирующих фильтров, хотя это и непросто.
Если пользоваться широкополосным генератором шума с неравномерной спектральной плотностью шума по частоте, то можно предварительно поверить генератор шума на измерительном радиоприемнике, и пользоваться в дальнейшем калибровочной таблицей зависимости уровня шума от частоты.
Но почему нельзя использовать калиброванный сигнал ВЧ генератора, ослабленный, скажем до уровня 1 или 0,1 мкВ. В.А. Скрыпник, в выше приведенной статье, пишет, что аттенюатором генератора практически очень трудно достоверно ослабить сигнал до уровня десятых или сотых долей микровольта. Это действительно так, потому что обычно экранировка промышленных генераторов не достаточная, и даже при полностью разорванном аттенюаторе генератора, приемник обычно продолжает ловить излучение самого генератора.
Но если выполнить полную экранировку генератора (металлический ящик без щелей и отверстий), на ящике установить аттенюатор вот такой конструкции:
http://rf.atnn.ru/s10/mg05.html
то сигнал генератора можно ослабить до «сколько угодно» малой величины, если мало, добавить звеньев к аттенюатору.
На самом деле задача, которую я собираюсь решать созданием генератора шума намного смешнее (в смысле несколько своеобразная). Мы занимаемся разработкой приемной аппаратуры спутниковой радионавигации (ГЛОНАСС и GPS). Для поверки приемника (который сам уже является метрологическим оборудованием) требуется имитатор сигналов, аналогичных сигналам навигационных космических аппаратов. Сигнал с фазовой манипуляцией в диапазонах в районе 1,6 ГГц и 1,24 ГГц, в качестве манипулирующей последовательности - ПСП с частотой 511 кГц и 1023 кГц (5,11 МГц и 10,23 МГц для еще одного сигнала). В принципе ничего сложного, имитатор есть, работает, сейчас разрабатывается новая модификация, в которую мы решили включить генератор шума. Генератор шума позволит нам подключать сигнал прямо на вход приемника, без внешнего МШУ (при малой мощности шумов на входе радиотракт приемника работает не в режиме и адекватная проверка чувствительности невозможна). Кроме того сама идея поставить генератор шума до модулятора, чтобы перенести сигнал вместе с шумами (сформированными генератором шума) кажется довольно интересной, т. к. позволяет очень хорошо стабилизировать отношение сигнал/шум (точнее даже сигнал/ спектральная плотность мощности шума, т. к. после коррелятора приемника шум отфильтровывается в очень узкой полосе, в слежении 1 Гц в районе гармонических составляющих сигнала) за счет равных потерь в модуляторе и дальнейшем тракте для сигнала и шума (есть еще один нюанс - шумы МШУ на входе приемника минимум на 20 дБ больше шумов первого каскада усиления самого приемника в штатном режиме). Также есть еще один интересный момент - видимо это нововведение позволит выйти на качественно новый уровень определения чувствительности приемника. Уходя от МШУ мы исключаем еще один источник погрешности (надо отметить, что полностью схему проверки со штатным МШУ никто отменять не собирается, просто появляется возможность оценить чувствительность премника автономно и сравнить с теоретической). Главное суметь задать отношение сигнал/ спектральная плотность мощности шума в полосе сигнала с погрешностью не более 1 дБ, а лучше не более 0,5 дБ. К слову - я отметил, что откалибровать с требуемой точностью может не получиться, поскольку полоса сигнала может быть до 20 МГц, а сама структура фазоманипулированного сигнала при довольно большой неравномерности шума (более 2 дБ ) в этой полосе очень осложняет оценку интегрального вклада такого шума в шум на выходе коррелятора.
А по поводу получения сигналов малой мощности - я разрабатывал блок аттенюаторов (для этого прибора), получили 90 дБ развязки на 1,6 ГГц без перегородок. Правда изготовление промышленное, а коробка фрезированная, но в принципе, при определенной сноровке, я думаю, можно сделать и на коленках. Главный принцип - чем меньше коробка, тем больше развязка. Потом была добавлена перегородка, развязка возрасла минимум на 20 дБ. Но на коленках перегородку сделать сложнее будет, хотя, наверное, можно.
Да, и ещё, на высоких частотах для обеспечения такой развязки без жесткого коаксиала (или, может быть, двухоплеточного, вроде РК50-3-11 - тоже неплохо экранирует) не обойтись.
Согласен, кабель должен представлять собой металлическую трубку с центральной жилой внутри. И если вы получите требуемое ослабление сигнала при помощи аттенюатора на рабочих частотах, и на 100% экранируете генератор, то генератор шума может и не понадобиться. Приемник будет проверяться с реальным сигналом на входе, и с реальными шумами.
По моему представлению, генератор шума, для определения чувствительности радиоприемника, используют лишь потому что он:
1. Дешевле генератора гармонических сигналов, и имеет широкий спектр частот.
2. Не требуется высокая экранировка генератора шума и кабелей, так как ген. шума сам по себе маломощный и для генератора шума не нужен аттенюатор с большое ослаблением.
А тот метод проверки приемника, который Вы описали (когда шум подмешивается к модулирующему сигналу), я считаю не подойдет для проверки чувствительности приемника. Думаю удастся проверить лишь демодулятор в условиях зашумленного сигнала.
И вопрос коррелятор это есть что-то вроде демодулятора? Я не знаком с подобной техникой, если можно, вкратце доходчиво разъясните. И еще, в Нете встечается слово коРеЛЛятор, это то же самое?
Слово кореллятор - это слово коррелятор, только написанное неправильно. Вначале, помнится, я тоже путал, р или л там две штуки. Коррелятор (от слова корреляция) - это устройство, состоящее из умножителя на опорный сигнал и интегратора (ФНЧ). Осуществляет свертку сигнала. В учебниках вроде "радиотехнические цепи и сигналы" должно быть рассказано, кажется, когда впервые моделировал корреляционные функции, читал или Баскакова, или Гоноровского. Вообще-то у нас не просто коррелятор, а система слежения за задержкой (дискриминационная характеристика - разность двух КФ, с разным временем задержки). Про ССЗ тоже в каких-нибудь учебниках написано, не помню в каких, мы пользовались нашим изданием (КГТУ, г. Красноярск), автор - Бондаренко. Если под рукой нет таких книг, то рассказываю (многое наверное и так знаете, но на всякий случай опишу подробно): фазоманипулированный сигнал имеет дискретный спектр с шагом равным 1/Tпсп (период повторения псевдослучайной последовательности), огибающая спектральных составляющих по функции sinc, имеющей 0 на частоте 1/Тбпсп (длительность одного бита ПСП), несущая подавлена, приблизительные несущие частоты и частоты ПСП я указывал выше, длительность ПСП 1 мс. После преобразования частот (на несущей 0..5 кГц - доплеровский сдвиг частоты) сигнал умножается на опорную ПСП, и его спектр схлопывается в одну гармонику, дальше есть еще ПЧ, который сносит на 0 Гц ,потом все это фильтруется ФНЧ (полоса в захвате 100 Гц, в слежении 1Гц) и получается одна точка КФ (для одной разности задержек между ПСП в сигнале и опорной ПСП, двигая опорную ПСП и получая другие точки КФ можно найти максимум КФ, и задержка опорной ПСП будет равна задержке ПСП в сигнале). На практике удобнее работать не по максимуму КФ а по нулю ДХ. Кое-что можно прочитать в прикрепленном файле - когда-то писал в бакалаврской работе. На самом деле там параллельно работает ФАПЧ, следящий за фазой несущей и доплеровским сдвигом частоты.
По поводу модулятора я неправильно выразился, на самом деле это просто квадратурный преобразователь частоты (привык называть модулятором - так в документации на него написано). А по сути спектральная плотность мощности шума (который в приемнике в штатном режиме при работе с антенной) определяется внешним МШУ, который не входит в состав приемного модуля, поэтому при автономной проверке ПрМ с помощью имитатора требуется МШУ. МШУ выполнен в одном конструктиве с антенной, поэтому, чтобы подключиться ко входу штатного МШУ, требуется разобрать антенный модуль, что для периодической поверки недопустимо. Соответственно нужен технологический МШУ, который тоже нужно соответственно аттестовывать. Вот и хочется уйти от технологического МШУ, а это можно сделать только встроив генератор шума в имитатор. А минимальная мощность сигнала на выходе прибора - (минус 170 .. минус 160) дБВт гарантированная (реально минимальная мощность ещё меньше, просто средства измерения увидеть не позволяют), меньше и не нужно.
Спасибо за инфу, пытаюсь переварить 