Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007), страница 7

=)„. = Ä— 1;,г, =); — 21„р — при «нижней». Если гта частота попадает в полосу пропускания пресслектора, то в ПЧ появляемся составляющая с частотой ~ 1;,— )'„~ = ~.',, т.е, такой же, какую образует полезный сигнал. В результате происходит наложение спектров полезного сипгала и помехи, и их частотная фильтрация становится невозможной. Для ослабления помех по зеркальному каналу необходимо повышать частотную избирательность преселектора.

Увеличение )„„позволяет лучше отфильтровать в преселекторе эту составляюгцую, о~стоящую от частоты полезного сигнала на 2/;„, но при этом затрудняется обеспечение высокой избирательности УПЧ с полосой пропускания, сопрямсенной с шириной спектра полезного сигнала. Если требования к ослаблению помех гю соседнему и зеркальному каналам очень жесткие. применяют два-три последовательных преобразования частоты. Прямой капал приема или капал п)гггтгкэгсупгачггогг чагпгоглы образуется, когда помеха имеет частоту)„=~„'„(ггг = О, л =!) и без преобразования в ПЧ проходит в тракт УПЧ. Основные меры борьбы — включение в ВЦ режекторного фильтра (фильтра- пробки) на частоту ~к, и повышение избирательности преселектора.

Частоты, близкие к г;е, могут образовываться также в результате преобразования помех на гармониках гетеродина 1ггг = 2, 3, ...; гг =1; л, = >лу', + )„р), на своих гармониках без участия гетеродина (ггг = 0; п = 2, 3, ...; )н = г,',г,ггг), на своих гармониках с участием гете- родина 1гп=1; л = 2, 3, ...;Г„=();ч-/;,)!п), на комбинационных частотах (и = 2, 3, ...; л = 2, 3, ...). Основными мерами по ослаблению этих побочных каналов приема являются снижение уровня гармоник гетеродина, повышение линейности преселектора, выбор соответствующего режима работы смесителя. Механизм образования ггггпгериодуяяг!ггаггггага капала приема был рассмотрен в 5 1.3. Ослаблению этого канала способствуют повышение частотной избирательности преселектора и уменьшение усиления УРЧ.

Нормированная АЧХ радиотракта типичного супергетеродинного приемника с УРЧ в соответствии с (1.1) определяется выражением т! г) ~!У ) вц~~) Аурч12) Апч(г ) Аугрг1У) О ~ОВЦ г ОУРЧ г ОПЧ гСОУПЧ = увцуу чуггчуупч. ГПЛВА1 32 !щ Рис, з.т Рис. З.В Обычно ВЦ и УРЧ более широкополосные по сравнению с ПЧ и УПЧ, поэтому в супергетеродине результирующая АЧХ радио- тракта и полоса пропускания определяются в основном АЧХ тракта промежуточной частоты (рис.1,7).

В соответствии с (1,2) односигнальная избирательность супергетеродинного приемника Ао овЦ пич 7сопч Хоупч К "и ~пш! ~иУРЧ ~пПЧ '~сУНЧ = 5см~5еурч5с~м5еуп ь где Кп — коэффициен~ усиления (передачи) соответствующего каскада на частоте помехи /и Наиболее сложно реализуется избирательность по соседнему каналу, так как цепи образующих преселектор ВЦ и УРЧ обладают на частотах 7",„малой избирательностью (5еоц--1, 5еурч --1) и 5е. = 5епч5еунп. ПосколькУ длЯ побочных каналов пРиема 5епч =1, 5еуп, =1, избиРательность по отношению к ним, как Уже отмечалось, достигаетсЯ Увеличением 5евц и 5еурь либо перестройкой сравнительно узкополосного преселектора в соответствии с частотой основного канала приема г",, либо приданием АЧХ неперестраиваемого преселектора формы, обеспечивающей повышенные значениЯ 5еоц,5еурч, и соответствУющим выбором7;,р.

Многократное преобразованис частоты позволяет достигать высокой избирательности по соседнему и зеркальному каналам, однако это связано с заметным усложнением УТ и, в частности, с необходимостью обеспечения высокой стабильности частоты всех гетеродинов во избезкание уменьшения коэффициента усиления тракта и искажений принимаемых сообщений. Радиотракт играет решающую роль и в формировании основных шумовых параметров приемника.

Назначение, структуры и технические характеристики 1.5. КОЭФФИЦИЕНТ ШУМА И ШУМОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА РАДИОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА Источниками внутренних флуктуационных шумов в приемнике являются все пассивные элементы цепей, ооладающис омическим сопротивлением, и активные приборы, работа которых основана на принципе управления потоками носигелей заряда в твердом теле или вакууме. Под воздействием геплового возбуждения имеющиеся в ка>кдом омическом сопротивлении свободные носители заряда хаотически перемещаются, создавая флуктуационнью токи и падения напряжения на этом сопротивлении. Эти токи и напряжения называются пелловы.ин иОсназттс их средние значения равны нулю, а энергетический спектр может считаться равномерным («белый шум») до ~астог порядка 1О '..10' Гц.

Таким образом, лк>бой элелкент цепи с омическим сопротивлением, находящийся г ри температуре, отличной от абсолютного нуля. может быть представлен в виде эквивалентного генератора шумовой ЭДС Е или генератора шумового тока 1„, с «нешумящим» внутренним сопротивлением )т'. Энергетические спектры шумовых ЭДС и тока определяются формулами Иайквиста, а их средние квадраты (дисперсии) равны соответственно Ек, =- 41сТл17,„, 1,, = 41сТП 111, где 2 lс =1,38 10 'Дж1К.Гц — постоянная Больцмана; Т вЂ” абсолюп ая температура цепи, К; Пк, — шумовая, интегральная или эк тгстическая полоса, Гц, в пределах которой вычисляются или измсряются шумы. В общем случае о П„= !" Т (1')ф', о где у(1') нормированная АЧХ УТ.

Величина 1сТ характеризует интенсивность тепловых флуктуаций в полосе частот 1 Г'ц при 11=1 Ом. В транзисторах и полупроводниковых диодах существуют источники шумов различной физической природы. ((!умы в биполярных транзисторах (БТ) в радиочас~отном диапазоне имеют три составляющие: тепловые шумы объемных сопротивлений областей базы, эмитгера и коллектора.„флуктуации числа носителей зарядов, проходящих через эмиттерный и коллекторный р-л-переходы (дробовый шум), флуктуации коллекторного и базового токов, обусловленные случайным процессом рекомбинации носителей заряда, инжектированных в базу из эмиттера, со свободными носителями заряда противоположного знака. В полевых транзисторах (ПТ), обладающих меньшим уровнем шумов. чем БТ, суще- 34 гллвл> ствуют тепловые шумы объемных сопротивлений не~ока и стока, тепловые шумы канала, являющегося по существу управляемым резистором, а такясе дробовый шум тока утечки затвора.

Для количественной оценки шумовых свойств усили~ельного прибора делается допущение, что он является нешумящим, а шум на его выходе есть следствие усиления подводимого к управляющему электроду шумового напряжения У,„(рис.1.8), создаваемого двумя фиктивными генераторами: генератором ЭДС Е,„,, и генератором тока 7,„„„с внутренней проводимостью бн, которая представляет собой входную проводимость УП. Шумы, возникающие на входе транзистора, обусловлены несколькими источниками, поэтому для удобства расче~ов принимают, что основная часть этих шумов возникает в эквивалентном шумовом сопротивлении 77, определяющем шумовую ЭДС, средний квадрат которой Е„, „, = 4 ИТЯ„П„.

Генератор шумового тока учитывает шумы, наведенные в цепи управляющего электрода транзистора, а также тепловые шумы. Средний квадрат этого тока 7 „. =47гТ! С>п77 (1.4) где > = Т !Та — относительная шумовая температура транзистора, показывающая, во сколько раз температура нагрева Т проводимости В„должна быть больше нормальной температуры Т„= 293 К (20'С), чтобы генератор тока 7,„,„ создавал шумы, эквивалентные тем, которые наводятся в цепи управляющего электрода. У БТ сопротивление 77 зависит от усилительных свойств, режима питания, способа включения прибора и составляет десятки ом, ~,„<1.

В ПТ основной составляющей являются тепловые шумы канала, характеризующиеся шумовым сопротивлением 77 =(0,6...0,75)/5, где 5 — крутизна сток-затворной характеристики, а коэффициент в числителе зависит от материала, геометрии структуры, технологии производства и других свойств транзистора. Дробовый шум тока утечки за~вора мал, и его можно не учитывать. Поэтому второй заметной шумовой составляющей являются тепловые шумы объемных сопротивлений истока и стока, определяемые (1.4) при 1 =1. Источником внешних шумов для приемника является антенна.

Шумы приемной антенны складываются из тепловых шумов ее активного сопротивления, потерь и шумов сопротивления излучения, обусловленных приемом излучений космоса, атмосферы и Земли. Шумы сопротивления потерь обычно незначительны, поэтому общие шумы антенны мол<но оценивать средним квадратом ЭДС шума от внешних излучений: 35 Назначение, структуры и технические характеристики (1.5) Еш д — — 4)сТд А,~ Пш, где А„— сопротивление излучения; Тд= удТс — эквивалентная шумовая температура антенны, т.е. температура, которую имеет сопротивление А„, шумящее так, как шумит реальная антенна; Тд= Т„+ Тк,н+ Т„где Т„, Т,„„, Т, — значения шумовой температуры, связанные с попаданием в антенну соо~ветс~венно космических шумов, шумов атмосферы и теплового излучения Земли.

Интенсивность этих составляющих Т„сложным образом зависит от частоты, диаграммы направленности и ориентации антенны, ее географического положения и времени приема. С целью количественной оценки шумовых свойств РПрУ используются коэг(м~эийиент шуио и шулповая теятература, определяемые для линейной части тракта, т.е. до первого нелинейного для малых сигналов и шумов звена — детектора, Рассмотрим линейный шумящий четырехполюсник с входным сопротивлением А,, и коэффициентом усиления (передачи) по мощности Кр=Р„е„УР„„нагруженный на сопротивлениен Ак.

К его входным зажимам подключается источник сигнала с выходным сопротивлением А„, являющийся одновременно и источником у„, ° эдс к.;,дтуд,п.. прг ° ° гочника сигнала со входом четырехполюсника (А,=А ) на входном сопротивлении последнего рассеивается максимальная (номиначьная) мощность шумов Если, что часто существует на практике, имеет место рассогласование источника сигнала и четырехполюсника (А„~А,„), на А,„рассеивается меньшая шумовая мощность Р,„=т)АТПкн где э) =Р „УР „„„, — коэффициент рассогласования, зависящий от соотношениЯ сопРотивлений А, и А„,д т1 =(А, ч-А,к)'/4А„А„, пРи А,=А„, т1 =1. В четырехполюснике сигнал и шумы усиливаются (ослабляются) в Кп раз, и если бы он был идеальным (нешумящим), на его нагрузочном сопротивлении А„рассеивалась бы мощность шумов Р,„,„=Р„,„Кп= з))гТП Кгэ обусловленная лишь шумами источника сигнала, находящеюся при температуре Т.

В реальном четырехполюснике к этим шумам добавляются его собственные шумы мощностью Р „в, в результате на нагрузке рассеивается большая шумовая мощность Р,„„= Р,„„„+ Р „с. Коэффициент шума показывает, во сколько раз мощность шумов на выходе реального четырехполюсника превышает мощность шумов на выходе нешумя щего (идеального): глава з 36 Ш=Рш-.!Ршвм н=)+Ршлоа(ршвмнн=1' Рш оВ~Я1~777шКР) (16) Таким образом определяемый из (1.6) коэффициент шума зависит от шумовых свойств источника сигнала, обусловленных его температурой Т, т.е. не может служить объективной мерой шумовых характеристик четырехполюсника.