Ш_пр = 1 /K_{PВЦ ном} + (Ш_УРЧ  1) /K_PВЦном + (Ш_ПЧ  1) /K_PВЦном K_{PУРЧ ном} +

+ (Ш_УПЧ  1) /K_PВЦномK_{PУРЧ ном} K_{PПЧ ном} . (1.8)

Из (1.8) следует, что шумовые свойства приемника определя­ются в основном его первыми каскадами, причем не только их шу­мовыми показателями, но и коэффициентами передачи по мощ­ности, которые должны быть возможно большими. Обычно Ш_УРЧ < Ш_ПЧ , K_PУРЧ » 1, поэтому включение УРЧ в усилительный тракт существенно снижает результирующий коэффициент шума при­емника. Чаще всего K_PПЧ  1, поэтому в отсутствие УРЧ, когда первым каскадом приемника является ПЧ, заметную роль наря­ду с его шумами начинают играть шумы УПЧ, к уровню которых в этом случае предъявляются повышенные требования.

Для оценки шумовых свойств малошумящих преобразователей, у которых коэффициенты шума близки к единице, удобнее использовать эквивалентную шумовую температуру

T_ш = (Ш₂  1)T₀, (1.9)

показывающую, насколько должна быть повышена абсолютная температура сопротивления источника сигнала R_Г, подключенно­го к входу идентичного, но не шумящего четырехполюсника, что­бы мощность шумов на его выходе равнялась мощности шумов на выходе реального преобразователя. Из (1.9) следует, что Ш = 1 + T_ш /T₀, и с учетом (1.8) можно определить эквивалентную шумовую температуру супергетеродинного приемника с малошумящим усилителем радиочастоты на входе при согласовании между его каскадами. Шумовая температура преобразователя в отличие от коэффи­циента шума не зависит от шумовой температуры источника сиг­нала – преимущество шумовой температуры как меры шумовых свойств приемного устройства.

1.5 ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ПРИЕМНИКА

Радиотракт приемника может быть представлен эквивалент­ным линейным четырехполюсником (рис.1.9) с коэффициентом усиления по мощности К_Р, к входу которого подключена антен­на с активным сопротивлением R_A, являющаяся источником квазигар­монического сигнала с ЭДС E_A и шумовой ЭДС _A в соответствии с (1.5). При этом реальный шумящий УТ до де­тектора заменен идеальным не шумящим трактом с эквивалент­ным генератором ЭДС приведенных ко входу собственных шумов E_шпр, обусловленных внутренними шумами УП и тепловыми шу­мами омических сопротивлений. Превышение сигнала над шумом С/Ш на выходе УТ задается коэффициентом различимости h= P_СВЫХ /P_ШВЫХ, минимально допустимое значение которого h₀ за­висит от характера принимаемого сообщения, требуемого качест­ва приема и вида модуляции сигнала.

Реальная чувствительность приемника определяется при заданном отношении С/Ш h₀ на выходе УТ. По определению чувствительность — это мощность, при которой на выходе УТ обеспечиваются требуемые P_СВЫХ и h₀. Реальная чувствительность ограничена внутренни­ми шумами

P_А0 = P_СВХ = P_СВЫХ /К_P = P_ШВЫХ h₀ /К_P. (1.10)

Пороговая, или предельная, чувствительность определяется уровнем входного сигнала, при котором P_СВЫХ = P_ШВЫХ (h₀=1), т. е. P_А0 = P_ШВЫХ /К_P. Другое определение чувствительности РПрУ – уровень, равный половине ЭДС генератора испыта­тельных сигналов, при котором отношение С/Ш равно 12 дБ.

Реальная чувствительность выражается через коэффи­циент шума приемника Ш_пр. Полная мощность шумов на входе приемника P_ШВХ =P_ША + P_ШПРВХ складывается из мощности шумов от согласованной антенны P_ША = E²_шA /4R_A=T_A П_Ш и мощности соб­ственных шумов приемника (его УТ), отнесенных ко входу, P_{Ш прВХ}. Последняя составляющая определяется на основании (1.6) соотношением

P_ШПРВХ = P_Шсоб /К_P = (Ш_пр 1) P_ШПР = (Ш_пр 1) kT₀П_Ш

где P_ШПР = kT₀П_Ш  мощность, отдаваемая эквивалентным источ­ником собственных шумов с ЭДС E_шПР на согласованный вход приемника (т]==1), находящегося при комнатной температуре (Т = Т₀). Отсюда получаем

P_ШВХ = kT_A П_Ш + kT₀ П_Ш (Ш_пр 1) = kT₀ П_Ш (t_A + Ш_пр 1).

Мощность шумов на выходе УТ P_ШВЫХ = kT₀ П_Ш (t_A + Ш_пр 1) К_Р. Следуя (1.10), получаем соотношение

P_А0 = P_СВХ = P_СВЫХ h₀ /К_P = kT₀ П_Ш (t_A + Шпр 1). (1.11)

Соотношение (1.11) удобно для оценки реальной чувствительнос­ти приемников СВЧ. На умеренно высоких частотах чувствитель­ность оценивают в единицах напряжения:

_______{______}________________________{___________}

E_A0 = 4R_A P_А0 =  kT₀ П_Шh₀ R_A (t_A + Ш_пр 1). (1.12)

Из выражений (1.11) и (1.12) можно сделать вывод о том, какие меры следует принимать для повышения реальной чувстви­тельности приемников. Прежде всего нужно снижать коэффициент шума Ш_пр путем использования на входе МШУ и глубокого охлаж­дения входных цепей и каскадов приемника с применением крио­генной техники. Коэффициент различимости h₀ может быть сни­жен за счет применения помехоустойчивых сигналов и их слож­ной последетекторной обработки с целью наилучшего извлечения информации из смеси сигнала и шума. К повышению реальной чувствительности ведет в принципе и сужение шумовой полосы П_Ш, связанной с полосой пропускания приемника, определяемой шириной спектра принимаемого сигнала. Однако сузить П_Ш без угрозы появления искажений удается сравнительно редко, в част­ности ценой уменьшения скорости передачи информации.

Контрольные вопросы к гл.1

1. Укажите основные функции, которые должны обеспечивать РПрУ.

2. Поясните структурную схему радиоприемного устройства.

3. Приведите классификацию радиоприемных устройств.

4. Перечислите важнейшие параметры радиоприемных устройств.

5. Какие функции выполняет тракт адаптации, управления и контроля?

6. Что такое информационный тракт?

7. Поясните место РПрУ в схеме информационной радиосистемы.

8. Укажите классификационные признаки для РпрУ.

9. Поясните назначение отдельных блоков РпрУ.

10. Поясните назначение антенны.

11. Перечислите качественные основные показатели РПрУ.

12. Что такое чув­ствительность РПрУ?

13. Что такое избирательность РПрУ?

14. Чем достигается пространственная избирательность?

15. Как реа­лизуется поляризационная избирательность?

16. Как реа­лизуется временная избирательность

17. Что такое эффективная избирательность. РПрУ?

18. Что такое помехоустойчивость РПрУ?

19. Что такое электромагнитная со­вместимость РПрУ?

20. Чем обусловлены фазовые искажения РПрУ?

21. Чем обусловлены нелинейные искажения РПрУ?

22. Что такое интермодуляция?

23. Что харак­теризует динамический диапа­зон РПрУ?

24. Перечислите и поясните дина­мические характеристики РПрУ.

Контрольные вопросы к 1.3

1. Поясните супергетеродинный принцип построения РПрУ.

2. Что такое синхродин? 3.Что такое побочные каналы приема?

4. Что такое фильтр-проб­ка? 5.Что такое основной канал приема?

6. Какие требования предъявляются к преобразователям частоты?

7. Что такое «нижняя» настройка гетеродина? 8.Что такое инфрадин?

9. Что такое зеркальный (симметричный) канал?

10. К чему приводит увеличение промежуточной частоты?

11. Что такое прямой канал приема? 12. Что такое преселектор?

13. Для чего используются режекторные фильтры?

14. Как формируется результирующая АЧХ радио­тракта?

15. Что такое интермодуляционный канал?

16. Перечислите методы повышение частотной избирательности преселектора.

17. Поясните особенности супергетеродинного приемника.

18. Достоинства и недостатки перестраиваемого преселектора

19. Достоинства и недостатки узкополосного преселектора.

Контрольные вопросы к 1.4

1. Что такое шумовая полоса?

2. Перечислите источники внутренних шумов в приемнике

3. Приведите и поясните формулы Найквиста.

4. Какие процессы на­зываются тепловыми шумами?

5. Поясните физическую природу ис­точников шумов в БТ и ПТ.

6. От чего зависят шумовые свойства БТ ?

7. От чего зависят шумовые свойства БТ ?

8. Перечислите источники внешних шумов для приемника.

9. Что такое эквивалентная шу­мовая температура антенны?

10.Как количественно оцениваются шумовые свойства РпрУ?

11.Что такое коэффициент шума и шумовая температура?

38