9. Источники электрического шума в линейном тракте.

Наличие электрического шума элементов тракта приводит к возникновению дополнительных внутриполосных помех.

Шумы обусловлены пассивными и активными радиоэлементами. Основной источник шума пассивных – резисторы. Здесь электрический шум обусловлен тепловыми флуктуациями зарядов в проводнике. Чем выше температура, тем выше флуктуации и больше мощность электрического шума. Данный вид шума называется тепловым.

В диапазоне радиочастот тепловой шум является белым и гауссовым.

Спектральная плотность мощности шума определяется формулой Найквиста.

R

R

Эквивалентные схемы реальных конденсаторов и катушек индуктивности содержат сопротивление, которое отражает потери в этих радиоэлементах.

Поэтому реальные конденсаторы и катушки индуктивности создают электрический шум. Идеальные конденсаторы и катушки индуктивности не создают шумов.

10. Коэффициент шума и шумовая температура.

Для количественной характеристики шумовых свойств электрических схем вводится понятие шумящего четырехполюсника.

Шумящий четырехполюсник – любой фрагмент схемы, содержащий источник шума. Он часто заменяется эквивалентной схемой, которая состоит из нешумящего четырехполюсника и источников шумовых ЭДС и токов, включенных на его входе.

1 2 1 2

1’ 2’ 1’ 2’

Шумовые свойства шумящего четырехполюсника количественно оцениваются коэффициентом шума. Коэффициент шума показывает во сколько раз уменьшится отношение с/ш при прохождении сигнала через шумящий четырехполюсник.

составляющая шума на выходе четырехполюсника, которая обусловлена шумом источника сигнала.

Таким образом коэффициент шума трактуется как отношение суммарной мощности шума на выходе к составляющей, обусловленной шумом источника сигнала.

составляющая шума, обусловленная собственным шумом

.

Понятие коэффициента шума успешно используется при оценке качества сигнала при прохождении его через шумящий четырехполюсник.

Однако этот параметр затрудняет сравнение шумящих четырехполюсников по их шумовым свойствам, так как в выражении для коэффициента шума присутствует шум источника сигнала.

Чтобы процесс легче осуществлял сравнение вводится еще один параметр, его собственная температура.

Шумовая температура.

Рассмотрим согласованное подключение источника сигнала к четырехполюснику, считая, что шум источника сигнала создается лишь его внутренним сопротивлением.

Предположим, что четырехполюсник не создает собственного электрического шума. Подогреем внутреннее сопротивление до такой температуры, чтобы шум на выходе четырехполюсника сравнялся с шумом реальной схемы.

Необходимая добавка температуры для внутреннего сопротивления источника сигнала называется собственной шумовой температурой четырехполюсника.

Rс

EcRвхRвыхRнRc=Rвх,Rвых=Rн

Определим составляющую шума, которая обусловлена источником сигнала.

.

Rc

Rвх Rc= Rвх.

.

Область частот , в которой производится анализ шумовых свойств четырехполюсника, определяется полосой пропускания полосового фильтра, входящих в линейный тракт. Любой полосовой фильтр имеет собственные электрические потери. Поэтому он создает электрический шум.

Спектральная плотность мощности шума на выходе фильтра неравномерна и поэтому шум на выходе фильтра небелый. Для упрощения расчетов его заменяют эквивалентным белым, спектральная плотность которого определяется сопротивлениями потерь, а полоса частот действия этого шума определяется шумовой полосой .

, -шум четырехполюсника,

, приведенный к его входу.

.

Определим при реальных условиях эксплуатации четырехполюсника если известно паспортное значение, которое определяется обычно при.

.

Иногда при расчетах используется чисто формальные параметры, характеризующие шумовые свойства четырехполюсника: шумовая проводимость и шумовое сопротивление. Они предназначены, чтобы заменить в расчетных схемах источники шумового ЭДС на шумовую проводимость и шумовой ток на шумовое сопротивление.