скан учебника. Устройства приема и обработки сигналов Е.А.Колосовский 2007-600.. Учебное пособие для вузов. М Горячая линияТелеком, 2007. 456 с. ил. Isbn 593517264Х

• Название: Учебное пособие для вузов. М Горячая линияТелеком, 2007. 456 с. ил. Isbn 593517264Х
• Анкор: скан учебника
• Дата: 16.01.2021
• Размер: 0.55 Mb.
• Имя файла: Устройства приема и обработки сигналов Е.А.Колосовский 2007-600..docx
• Тип: Учебное пособие; #168586
• страница: 11 из 12

р eeeif j



Примечания:

1. 
   При анализе предполагалось, что все контуры идентичны по своим затуханиям и с одинаковой глубиной связи соединены между собой.
   
2. 
   В таблице использованы следующие обозначения:
   

т] = / d₃ - параметр связи;

о = 8/ d₃- обобщенная расстройка;

К_вх(1) - коэффициент передачи одноконтурного входного устройства, вычисляемый рассмотренными выше способами.



Рис. 4.13. Вариант построения многоконтурного входного устройства от характеристической, то между фильтром и входом каскада ста­вится трансформатор сопротивлений, коэффициент трансформа­ции которого р₂ выбирается из учета трансформации проводимости Gex в проводимость G_x.

Коэффициент передачи и характеристика избирательности по­лосового фильтра могут быть рассчитаны методами теории цепей.

•••

В современных радиоприемных устройствах находят примене­ние входные устройства различных типов - от простейших одно­контурных ВхУ до сложных многозвенных полосовых фильтров. Их выбор в значительной степени определяется требованиями, предъявляемыми к РПУ по обеспечению чувствительности и изби­рательности.

Однако следует отметить, что не существует четкой границы, разделяющей приемники с высокой и низкой чувствительностью, также как не существует такой границы и по избирательности. По­этому обеспечение заданных требований может достигаться раз­ными способами:

• 
  если более жесткими оказываются требования по чувствитель­ности, то, как правило, выбирается одноконтурное ВхУ, а в УВЧ исполь­зуются усилительные приборы и схемы их включения, обеспечиваю­щие минимальный коэффициент шума (т.е. лучшую чувствительность);
  
• 
  если определяющими оказываются требования по многосиг­нальной избирательности, то может оказаться целесообразным использование двухконтурного входного устройства, а при выборе усилительных приборов следует обратить особое внимание на па­раметр нелинейности усилительного прибора SIS'. Однако в лю­бом случае стремятся сделать структуру преселектора как можно проще. При этом применение полосовых фильтров в качестве входного устройства с широкополосным УВЧ позволяет значитель­но упростить преселектор и систему его перестройки.
  

Глава 5

КОЭФФИЦИЕНТ ШУМА РАДИОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

Чувствительность приемника - способность принимать слабые сигналы - в значительной мере определяется собственными шу­мами радиоприемника. При этом вклад различных элементов схе­мы в суммарные выходные шумы приемника зависит как от шумо­вых свойств элементов, места их включения, так и распределения усиления и избирательности в радиотракте.

Целью представленного материала является анализ основных' шумов в приемнике, определение степени влияния элементов и структуры трактов РПУ на стандартную чувствительность приемника.

Основными источниками шумов в РПУ являются:

• 
  тепловые шумы резистивности - возникают вследствие хаоти­ческого движения электрически заряженных частиц проводящего вещества (резистивности), что создает случайные электрические колебания, затрудняющие различимость полезного сигнала, пере­даваемого через резистивность;
  
• 
  шумы параллельного контура - причиной служит комплексный характер сопротивления (проводимости) контура, которое зависит от частоты настройки;
  
• 
  шумы электронных ламп - возникают вследствие непостоян­ства эмиссии катода, а также обуславливаются входным сопротив­лением лампы;
  
• 
  шумы транзисторов - являются следствием тепловых шумов распределенных активных сопротивлений базы и коллектора, флуктуации эмиттерного и коллекторного токов (дробовые шумы), а также перераспределения токов между электродами транзистора (шумы перераспределения);
  
• 
  шумы антенны - на выходе приемной антенны действуют теп­ловые шумы сопротивления потерь антенны и шумы, возникающие в ней вследствие приема шумовых излучений окружающей среды: атмосферы, космоса, Земли и других источников.
  

Шумовые свойства отдельных трактов и радиоприемника в це­лом можно охарактеризовать понятием «коэффициент шума» N,

	АФУ		ВхУ		1-Й каскад		2-й каскад	--	/-Й каскад		п-й каскад
уис	Л/. Ф		^ВхУ				n2				Wn

R.


Рис. 5.1. Сигнальный тракт РПУ как система шумящих четырехполюсников




которое отражает шумовые свойства четырехполюсников.

Коэффициент шума линейного тракта приемника может быть определен, если представить его в виде системы шумящих четы­рехполюсников (рис. 5.1).Определив коэффициенты шума каждого четырехполюсника, можно оценить шумовые параметры РПУ в це­лом, а также определить степень влияния каждого из каскадов приемника на общий коэффициент шума.

1. 
   Коэффициент шума входного устройства
   и первого каскада усиления
   

(5.1)
Под коэффициентом шума понимается число, показывающее, во сколько раз ухудшается соотношение сигнал/шум по мощности на выходе четырехполюсника по сравнению с его входом:

(Ре/Рш)/

Следует различать коэффициент шума собственно входного устройства Л/_Вху и коэффициент шума входного устройства и перво­го каскада приемника (УВЧ), определяемый совместно - N. Поэто­му сначала определим N обоих каскадов совместно как более об­щий случай, а затем в качестве частного случая определим коэф­фициент шума собственно входного устройства.

Несмотря на различие схем связи входного устройства с антен­ной и входом первого каскада приемника, обобщенную эквива­лентную схему можно представить в виде (рис.5.2).

Схема содержит антенну как источник сигнала с проводимостью К, резонансную систему, представленную эквивалентной прово­димостью Y, первый каскад, представленный входной проводимо­стью У_8Х.

■о



Рис. 5.2. Обобщенная эквивалентная схема одноконтурного входного устройства

Следовательно, при расчете коэффициента шума необходимо учесть:

• 
  шумы антенны;
  
• 
  шумы собственно входного устройства;
  
• 
  шумы первого каскада УВЧ, пересчитанные на его вход.
  

Шумящая проводимость антенны, как источника сигнала, пере­считанная на вход 1 -го каскада,

Собственные шумы антенны характеризуются шумовым током, пересчитанным ко входу первого каскада (формула Найквиста):

/ш²а = 4/с7‘ДГ_эф6а,

где к = 1,38x10'²³ [Дж/К] - постоянная Больцмана; ДЕэф - эффек­тивная (шумовая) полоса пропускания избирательной системы (для многокаскадной схемы ДГ_эф = 1,1ДГ_П)-

Шумящая активная проводимость резонансного контура, если ее пересчитать ко входу УВЧ,

_ ^рез

Ц>ез ” о •

Она обуславливает появление шумового тока

^шрез 4/с7Д^фбр_ез

Электронный прибор УВЧ можно представить в виде двух ис­точников шума:

• 
  источника шумового напряжения, характеризующего флуктуа­ции тока ЭП (дробовый эффект):
  

^=4кТАЕ_эфЯ_ш,

где Я_ш - сопротивление шума;

• 
  источника шумового тока, характеризующего входную прово­димость ЭП:
  

вх ⁼ 4/с(Г_вхГ)ЛЕ_ЭфС_вх,

где t_BX = Т_вх/Т - относительная шумовая температура входной про­водимости, показывающая, во сколько раз шумы реальной входной проводимости больше шумов соответствующего им омического сопротивления.

Величины Я_ш и t_BX приводятся в справочной литературе или рас­считываются по соответствующим формулам.

Исходя из всего вышесказанного, эквивалентная шумовая схема, в которой все источники шумов пересчитываются ко входу первого уси­лительного элемента, будет выглядеть следующим образом (рис. 5.3).

Таким образом, проводимости С'_а, Срез. Gsx являются соответст­венно источниками шумов /щ_а, /ш_рез, /^_вх, а усилительный прибор - источником шумов (7_Ш.

Коэффициент шума этой системы в соответствии с определе­нием равен [см. формулу (5.1)]:









ду _ (^; /^ц)а

(Р_С/Р_Ш)₄ ’

... I Шумы колебательного i Шумы усилительного

шумы антенны i <

⁷ I контура | прибора

Рис. 5.3. Эквивалентная шумовая схема входного устройства



Отношение сигнал/шум на входе (Р^Р_ш)_а обусловлено характе­ристиками антенны. В частности, номинальные мощности антенны как источника сигналов и источника шумов равны


4G, /I² 4кТДР_эфв_а

Отношение сигнал/шум на выходе можно определить следую­щим образом:

Г² и² G

р _ а . р _

^c44G₃’ ^ш4_ 4

Общее напряжение шумов на зажимах 4-4' определяется вы­ражением:

I²

/ /² - ^/щЭ 4- / /² .

Чэ

В этом выражении результирующая проводимость шумящих ис­точников

С_э — G_a + ^Gpe3 + ^Gbx ” 2 ⁺ ®Р^{ез +} 02^Gbx ) “ 2 ’

Р2 Р2

а результирующий шумовой ток

4иэ ⁼ Аиа + 4ирез + Аивх ⁼ [G_a + Срез + ^вх^вх] •

Используя величину G'₃ [см. формулу (3.3)], упростим выраже­ние

/шэ = + ^Gpe3 + (^вх ¹)^Gbx1 = 4кТДГ_эф[С_э + (f_BX - 1)G_BX].

Учитывая значения G'₃, U²^ получим общее напряжение

шумов на выходе схемы



^3 ⁺ (^вх ^)^вх I о

3? ^+п"
/2

и²_ш4=-^ + и^=4кТ^_эф