Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.И.Чистякова (1986), страница 6

Для оценки шумовых свойств источника сигнала используют отношение средней мощности сигнала к средней мощности шумов. В четырехполюсннке, через который проходит сигнал от источника, отношение снгнал-шум ухудшается вследствие добавления собственных шумов четырехполюсника. Шумовые свойства четырехполюсника характеризуется коэффициентом шума, который показывает, во сколько раз уменьшается отношение сигнал-шум па выходе по сравнению с отношением сип)ал-шум на входе: Ш со ш. шоых Р (и „Р (1.! 7) (с.гых(! ш.оых Кгг ! ш н где Кп=- Рс,выл(рс.н коэффицнш!т передачи по мощности. Произ ведение К„Р „представляет собой мощность шумов на выходе от источника сигнала. Отсюда видно, что коэффициент шума определяется отношением полной мощности выходных шумов к ее части, создающейся за счет шумов от источника сигнала.

Поэтому (!.17) можно записать так: и) и и ш соо 1 ш.соб Р К +Р Р (.8) — 1 -1-: 1.1 где Рш „о — мощность собственных шумов на выходе четырехполюсника, Понятием коэффициента шума мои!но пользоваться лишь для линейного устройства; в приемнике — это тракт до детектора. Коэффициент шума пассивного четырехполюсника (например, антенного фидера) при согласовании его с источником сигнала и нагрузкой опреде.чяется коэффициентом передачи по мощности Ш= 1(К,, (1.!9) При потерях в пассивной цепи Кп( 1, Ш= !. )(з)я сравнения шумов с сигналом па выходе удобно относить все шумы ко входу, полагая, что сам приемник не шумит, а лишь усиливает входные шумы.

Из (!.!8) шумы четырехполюсника, отнесенные ко входу, Р „,=- Р соо/Кл =- (ГП вЂ” 1) Р (1.20) или с учетом (!.!6) Р, = (Ш вЂ” 1) т! й Т П, (1.2! ) !!айдем коэффициент шума линейного тракта из последовательно соединенных четырехполюсников, например усилителей (рис. !.8). Каждый четырехполюсник характеризуется коэффициентом передачи по мощности Кп! и коэффициентом шума Шь Предположим, что коэффициенты Рассогласованил т)„т(„..., т(о на стыках четырсхполкгсииков известны. Согласно (1.!7). шш=-)~ (в Р,„„)( Р „,.„„, )).)2) где Р „, .=Р „Кп,Кп, /(и„— мощность шумов от источника сигнала.

С учетом (1.!6) Рш.и.оых = тй й 7 //Кя, Кгг, К " (1.28) Мощность шумов первого четырехполюсника на выходе в соответствии с (! 21) р,„„= (Ш, — 1) и, / т П К, К, К'- (1.24) Шумы каждого последующего четырехполюсника усиливаются всеми каскадами, кроме предыдущих, Поэтому аналогично (1.23) Ро) оыл = (Шз 1) т!т й Т П Ко Кп Кп / ш.выа) (Шз 1) )Ь й 7 П КР, КР, / Р,— (!.25) )рн рг Йа рз %~ Рис. 1.8 23 Подставляя (1,23) — (1.25)' в (1.22), получаем (! .25)' $ Ч1 Р Р Наряду с коэффициентом шума широко используется понятие шумовой температуры т„=(ш — 1) т, (1.27) которая характеризует собственные шумы четырехполюспика, пе- ресчитанные ко входу. Эта величина является тепловым эквива- лентом собственных шумов четырехполюсника и показывает, на сколько градусов должен быть нагрет эквивалент антенны, чтобы .вызванные им 1иумы на выходе равнялись собственным шумам.

Понятие шумовой температуры удобно применять к малошумящим усилителям, коэффициент шума которых близок к единице. На- пример, при Ш=!,1 из (1.27) имеем Т,-ЗО К. Согласно (!.26) и (1.27) шумовая температура многокаскалного устройства Чг Кр, Чг Кр, Кр, Коэффициент шума и шумовая температура устройства определя- ются свойствами главным образом первых четырехполюсников.

Влияние последующих каскадов тем меныпе, чем больше усиле- ние по мощности предшествующих. Чтобы коэффнцнент шума был мал, необходимо первые каскады выполнять малошумящимн и с большими коэффициентами передачи по мощности. Ш мов умовая чувствительность радиоприемного устройства. Эта величина характеризуется минимально необходимой мощностью нли ЭДС сигнала в антенне, при которой на выходе линейного тракта приемника обеспечивается заданное отношение сигпал- шум: йвмр Рс..

р1хГРш.лык. 'Прн этом учитываются шумы антенны (1.7), фидера и собственно приемника. В режиме согласованна мощность шумов антенны, передаваемая на вход филера, определится в шли всгствин ( . ) н ( .!4) как Р.,х=йТ,П. Обозначим коэффициент передачи филера через Крф, тогда на вхоле приемника мощность шумов антенны будет Р,Крф.

Могцность шумов фидера па входе в ре- жиме согласования с учетом (1.19), (1.20), (1.!5) Р ф — — йТП (Ш,~ — !) Крф= йТП (! — К ф) (1 29) Здесь Шф=!/Крф — коэффициент шума филера. Если Ш вЂ” коэф- фициент шума приемника, то мощность собственных шумов при- емника, приведенная к его входу, опрсделяется (1.21), а суммар- ная мощность на выходе линейного тракта с коэффициентом пе- редачи по мощности Кр при 11=1 Рв~ ~ — (Р1ХКрф+Ршф+Р р)Кр =йТП(Крф(!Х !)+ +Ш! Кг . (!.30) :26 Здесь !а=тх17' — относительная шумовая температура антенны, Для обеспечения заданного качества приема мощность сигнала на выходе тракта в соответствии с (1.28) должна быть равна Рввих=1)выхРы вмх. Поэтому мощность сигнала в антенне, характе.

ризукпцая чувствительность приемника, согласно (1.30) Р„= Р,...1К„= йт П4„„.(ш(К„+1„— !). Соответственно ЭДС сигнала в антенне, которая соответствует шумовой чувствительности, ех= )г 4йтга и 4 1ах (ш Крф+1х — 1). 1.8. ЧАСТОТНАЯ СЕЛЕКТИВНОСТЬ РАДИОПРИЕМНИКА В отличие от помехоустойчивости и чувствительности селективность нельзя оценить одним числом, так как из-за наличия электронных приборов с нелинейными характеристиками эффекты, вызванные одновременным прохождением сигналов н помех, могут отличаться от тех, какие имели бы место при раздельном нх приеме. К наиболее опасным нелинейным эффектам относятся блокирование, перекрестные помехи н интермодуляция. Ьлокированне проявляется в уменьшении амплитуды сигнала на выходе усилителя прн действии интенсивной помехи; в результате усиливается влияние шумов.

Перекрестные помехи выража. ются в переносе модуляции помехи на принимаемый сигнал. Интермолуляция представляет собой процесс образования помех с комбинационными частотами, близкими к частоте сигнала, вследствие действия на нелинейный элемент двух или нескольких интенсивных помех с разными частотами. Наибольшую трудность представляет ослабление помех в сосслннх на частоте каналах приема, поэтому в первую очередь учитывают селективность по соседним каналам.

Прн простейшем олносигнальяом методе оценки селективность описывается частотной характеристикой приемника при подаче на его вход одного гармонического сигнала малого уровня, не вызываюгцего нелинейных эффектов. Коэффициент усиления тракта радночастоты К зависит от частоты ! и при 1=!а достигает максимального значения К,. Величина о=Ка/К характеризует ослабление помехи. Зависимость о(!) представляет собой характеристику селективности (рис. 1.9).

На графике по оси абсцисс откладывают частоту ! нли расстройку о)=) — )м а по оси ординат— о в относительных единицах или в децибелах !охв=20 !п(Ка/К)]. Вместо о можно использовать относительное усиление К/Ка=!Iо. Идеальной с точки зрения селективпости является прямоугольная частотная характеристика, для которой о„в =О в пределах полосы нропускания и о — со за ее пределамн. У реальных устройств в полосе пропускання оФО и непостоянно.

Влияние дестабилизирующих факторов иногда требует некоторого расширения полосы 27 (1.31) !7 ! й ( ! с(,,к"и '7д Рис. 1.9 Рнс. 1ЛО пропусканпя по сравнению с шириной спектра сигнала. Это ухудшает селективность, поэтому большое значение имеет обеспечение частотной стабильности приемника. Однако при попадании в полосу иропускапия сильных помех вместе с сигналом целесообразно, напротив, некоторое сужение полосы пропускания и изменение формы частотной характеристики. Ухудшение качества воспроизведения принимаемой информации из-за ограничения спектра сигнала оказывается при этом менее существенным, чем улучшение качества воспроизведения, благодаря меныпему влиянию помех. По этим причинам в приемниках иногда предусматривают регулировку полосы пропускания, т.

е. переменную селективпость. Ооычно полосу пропускания Г/ измеряют нл уровне =3, Б ( /Ке = , ). Полоса Г/э,т соответствует участку частот, где коэффициент усиления К)0,7Км а середина его — частоте настройки /о. Иногда полосу пропускания измеряют на уровне а=6 дБ. Степень близости реальной характеристики м идеальной оценивают либо коэффипиепточ прямоугольности ее р .иа уровне у, либо т н средней крутизной скатов 5яю либо относительным ослаблением ад при заданной рзсстройне Л/е от частоты Коэффициенз прямоуголыюсти хэрвктер1ктвии Рт = Пел/П- тде П )П „) э,г — полоса яропускания приемника нв уровне у(0,?. Обрэтнзя,вели пэна $ =1/р представляет собой коэффициент расширения полосы прон?сияния на уровне у относительно уровня О,?.

Селективвость тем выше, чем и ближе к единице. т Равенство значений и,различных приемников нз задан~нам уровне у еше пе поэволяе1 утверждать, что одинаковы нх селектиеные свойства Нз рис. 1.!О у приемников 1 и 2 р одинаковы, ло на уровне у,(уо ра! (!пэ~ и, следовательно, и и м , у р ем ика 1 характеристика ближе н прямоугольной, чем у при- 28 емпикв 2; при уэ)уе справедливо обратное утверждение. Поэтому используют крутизну ската частотной характеристики измеряемую,в децибелах нв ! кГц. Обычно выбирают а~=3 дБ, т.