Шумы активных элементов (АЭ)

Шумовой ток на выходе АЭ (ламп, транзисторов) состоит из трех составляющих: теплового, дробового и так называемого избыточного.

Тепловые шумы возникают на активных проводимостях АЭ. ЭДС

Дробовые шумы связаны с неоднородностью протекания токов в АЭ.

мощность дробовых шумов R ш–– мера дробовых шумов АЭ.

Реально в эквивалентной схеме этого сопротивления не существует. Введение понятия R ш позволяет нам унифицировать формулы представления шумов различной природы.

На высоких частотах шумы АЭ возрастают. В нижней области спектра имеются избыточные шумы, так называемые фликкер-шумы или шумы мерцания. Верхняя граница этих шумов не превышает десятков Гц и поэтому эти шумы в радиоприемных устройствах не играют существенного значения и ими обычно пренебрегают.

Эквивалентную схему шумящего активного 4-полюсника можно представить как соединение нешумящего АЭ, на входе которого включены генераторы теплового и дробового шумов.

 

 

Коэффициент шума элементов радиоприемника.

Реальные источники сигнала и усилители сигналов можно представить как шумящие, способны вносить шумовые компоненты и ухудшать отношение сигнал/шум на выходе усилительных устройств. Любую систему можно представить в виде следующей структурной схемы

Шумящий 4-полюсник обладает номинальными мощностями сигнала Р с и шума Р ш. Изменение отношения сигнал шума по сравнению с отношением сигнал/шум на входе 4-полюсника характеризует шумовые свойства шумящего 4-полюсника.

Для характеристики шумовых свойств шумящего 4-полюсника вводится коэффициент шума, который представляет собой , – коэффициент усиления по мощности шумящего 4-полюсника

коэффициент шума показывает во сколько раз изменяется соотношение сигнал/шум при прохождении через шумящий 4-полюсник.

у шумящего источника сигнала шумы создаются внутренним сопротивлением и равны

номин-я вых-я мощ-ть шумов

Идеал-й нешумящ-й 4-полюсника N=1 При наличии шумов величина коэффициента шума возрастает тем сильнее, чем больше шумит 4-полюсник.

 

Преобразователь частоты является нелинейным элементом. Он изменяет мощности сигнала и шума так же, как и линейный усилительный элемент. При расчете шумовых соотношений весь ВЧ тракт приемника (до детектора) можно считать линейным.

Ном мощ на выхлинейн тракта (а-это антенна)

Эффективная чувствительность

 

При пороговой чувствительности па выходе приемного приемника необходимо обеспечить

отношение сигнал/шум равное 1, следовательно, можно записать

Реальную чувствительность,

 

Коэффициент шума каскадного соединения 4-полюсника

Вместо Ш ставим N

Для каждого из указанных 4-полюсников известны коэффициент шума, коэффициент усиления по мощности и энергетическая полоса пропускания

Коэффициент усиления по мощности каскадного соединения двух 4-полюсников

 

Что касается энергетической полосы пропускания указанной схемы, то первоначально необходимо определить результирующую АЧХ, за счет перемножения АЧХ

Мощность шумов на выходе второго 4-полюсника можно представить следующим образом

мощность шумов на выходе

Во многих случаях можно считать B=B2

для уменьшения общего коэффициента шума Ш необходимо, чтобы первый 4-полюсник обладал наименьшей величиной коэффициента шума и максимальным коэффици-ентом усиления по мощности. Чем больше коэффициент усиления первого каскада по мощности, тем меньше влияют шумы последующих каскадов.

Иногда для получения большого коэффициента усиления применяют непосредственное соединение двух активных элементов. Такое соединение принято называть каскодным.

К каскодным схемам с минимальным коэффициентом шума следует отнести схему ОЭ-ОБ. Каскодное соединение двух каскадов, у которого первый каскад выполнен по схеме каскада с общим эмиттером, а второй - по схеме каскада с общей базой, обладает наименьшим коэффициентом шума среди всех видов каскадно-соединенных усилителей. В этом случае каскад с общим эмиттером обеспечивает максимальное усиление по мощности, при этом коэффициент усиления по напряжению первого каскада близок к 1. Это связано с тем, что входное сопротивление каскада с общей базой равно 1/ S, где S - крутизна транзистора.