14. Что такое коэффициент шума? Связь коэф. Шума с чувствительностью.

Расчет результирующего (суммарного шума) приемника, учитывая, что он создается всеми его компонентами, оказывается достаточно сложным. В связи с этим реальные расчеты производят по частям, т.е. разбивают приемник по частям, а затем рассчитав раздельно их шумы, складывают полученные результаты. Чтобы реализовать такой метод расчета шумов, необходимо с одинаковых позиций подходить к определению шумов отдельных частей приемника. В качестве единицы измерения берут номинальную мощность теплового шума

Pшо=kTΔf.

Оценка шумов упрощается, если для нее брать относительную величину, например отношение полной мощности шума к Ршо. В этом случае Ршо- просто получить(для получения ее может быть использована простая резистивная цепь с R=Rвх приемника или каскада) и полученное отношение не будет зависить от Δf (для нахождения отношения достаточно измерить Т, что сейчас не вызывает проблем). Обычно принимают Т= То=293К.

Рассмотренную относительную величину называют коэффициентом шума и обозначают (индексом) буквой Ш. Введение понятия коэффициента шума еще обусловлено тем, что условия получения максимального усиления не совпадают с условием минимума шумов, особенно в диапазоне СВЧ.

Принято коэффициент шума находить, как:

(Рс/ Рш)вх

Ш= ––––––––––, (2.13)

(Рс/ Рш)вых

где (Рс/ Рш)вх и (Рс/Рш)вых – отношение сигнал / шум на входе и выходе усилителя (каскада).

Если учесть коэффициент усиления по мощности

Кр= Рс вых/Рс вх , то получим Рш вых Рш вых

Ш= –––––– = –––––– . (2.14)

КрРш вх КрРшо

Учитывая, что Рш вых = Рш вхКр+Рш собст = РшоКр+Рш собст , получим . Рш собст

Ш₁=1+ –––––– . (2.15)

КрРшо

Таким образом для многокаскадного усилителя из (2,14) получим мощность шума на выходе 1-го каскада:

Рш1= КрШ1 (2,16)

Таким образом для n-каскадного усилителя имеем:

Ш2-1 Ш3-1 Шn-1

Шn = Ш1 + ––––– + ––––– + …. + ––––– (2.21)

Кр1 Кр1Кр2 Пкi

Из (2.21) видно, что наиболее опасными являются шумы первых каскадов, а шумы последних каскадов из-за больших знаменателей – могут не учитываться.

Коэффициент шума удобно применять для оценки и сравнения усилителей с достаточно большим шумом (шумящих усилителей). В спутниковых и космических системах связи (в радиоастрономии) применяют усилители с Ш≈1 и использование этого параметра для оценки приемников – становится неудобным. Поэтому в таких случаях пользуются шумовой температурой усилителя.

Тш2 Тш3

Тш = Тш1 + –––––– + ––––– + …. , (2.23)

Кр1 Кр1Кр2

где Тш1 = Тшо(Ш1-1), Тш2 = То(Ш2-1) и т.д. То = 293К

Исходя из рассчитанного значения коэф. шума приемника можно рассчитать его чувствительность.

ТА-То

Рас min = (Ш + ––––– )kTΔfэфqвых р , (2,24)

То

где qвых р = Рс вых / Рш вых (величина заданная);

Δf – эффективная полоса пропускания ВЧ тракта;

Ш – коэффициент шума приемного устройства, включая антенный фидер.

Заданной величиной qвых р определяется качество связи при выбранном способе обработки сигналов после детектора.