Модернизация зеркальной антенны гигагерцевого диапазона
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?их шумов является основной в радиотехнике.
Качество приемника по отношению к генерации внутренних шумов описывается одним из двух параметров - "коэффициентом шумов" N или "шумовой температурой" Тд. Эти понятия могут применяться к приемникам, в которых нет перегрузки или каких-либо иных нелинейностей в усилении, т. е. имеется какой-то определенный коэффициент усиления. Мы определяем g как производную выходной мощности Р по входной мощности р, т. е. g = dP/dp, и будем понимать под Р мощность, доставляемую к детектору, а под р - номинальную мощность на клеммах антенны.
Предполагается, что приемник подключен к антенне, с которой он работает, или к устройству с таким же полным сопротивлением. Для данной входной мощности р выходная мощность больше, чем gp, вследствие наличия шумов, генерируемых в приемнике, т. е. можно записать, что Р = g(p + pR ), где pR-пересчитанная ко входу мощность собственных шумов приемника, которая просто прибавляется к р в силу своей некогерентности с сигналом. Как коэффициент шумов, так и шумовая температура являются важными мерами величины р на языке теплового возбуждения. Температура шумов приемника Тп является прямой мерой, получаемой из записи
где k - постоянная Больцмана (равная 1,37 10-23 дж/град) и ?f- эквивалентная шумовая полоса пропускания приемника. Так, определяемая шумовая температура является просто эффективной температурой некоторой антенны, которая дала бы уровень шумов, равный возбужденным в приемнике.
Фактор шумов связывает рR с величиной номинальной мощности на выходе антенны, находящейся при температуре окружающей среды Т0. В этом случае Коэффициент шумов N определяется следующим отношением:
что может быть записано как
Так как в вопросе о выборе той или иной конкретной температуры окружающей среды, входящей в определение, нет единогласия (общеупотребительны как 290, так и 300 К), то величина Т0 должна указываться вместе с N.
Представление о порядках величины дает следующий пример: для типичного приемника ?f= 1 Мгц и N=10 при То = 300 К.Тогда = 4,10-" вт и = 2700К.
Так как N главным образом зависит от входных каскадов, то уместно указать основные соображения об их конструкции. Зачастую приемник с чувствительностью, не отвечающей предъявляемым требованиям, может быть существенно улучшен при небольших модификациях входных каскадов. Мы рассмотрим сначала диапазон метровых волн, где применяется усиление на частоте сигнала. Важным является выбор малошумящей первой лампы и соответствующих согласующих устройств. Первая лампа может быть либо пентодом, либо триодом с заземленной сеткой. Их достоинства определяются двумя факторами: генерацией минимальных шумов и способностью лампы дать высокое усиление. Последнее в случае обычных схем с заземленными катодами в значительной степени зависит от наличия высокого входного сопротивления, так что в цепи сетки может быть применен повышающий трансформатор. На высоких частотах величина входного сопротивления в основном ограничивается входной проводимостью лампы. Эта проводимость обусловлена паразитной индуктивностью катодного ввода. Указанные факторы обычно описываются понятиями эквивалентного шумового сопротивления и электронного входного сопротивления Ri, отнесенными к сетке лампы. На рис.12 показана зависимость N от величины отношения Req/ri для двух различных настроек входа приемника. В первом случае полные сопротивления приемника и генератора согласованы (Nm), что является условием оптимальной передачи к приемнику мощности сигнала, но не совпадает с условием оптимума для коэффициента шумов, так как дальнейшей регулировкой можно уменьшить шумы без соответствующего ослабления сигнала. Коэффициент шумов является наименьшим, когда входное сопротивление трансформируется к величине, превышающей выходное сопротивление генератора (например, антенны) в отношении, указанном на рис. 12, где показан также коэффициент шумов N0 для этого оптимального случая. Согласующие элементы сами по себе должны быть, конечно, возможно менее поглощающими. Триодам с заземленной сеткой отдается предпочтение на тех частотах, на которых входная проводимость обычных усилителей чрезмерно велика (на волнах короче 3 м). Эквивалентное шумовое сопротивление триодов меньше, чем пентодов, вследствие отсутствия шумов, вызванных статистическим характером деления электронов между анодом и экраном в пентоде. В усилителях на триодах с заземленной сеткой входной сигнал подается на катод, а выходной снимается с анода. Нестабильность не наблюдается, так как в этом случае сетка, действуя как заземленный экран, сводит до очень малой Величины внутреннюю емкость анод-катод. Благодаря катодному включению входное сопротивление усилителя имеет величину порядка характеристического сопротивления коаксиального кабеля.
В диапазоне сантиметровых волн "бесшумное" усиление все еще практически не реализуемо, и в текущей практике промежуточную частоту. Усилитель промежуточной частоты в соответствии с сделанными ранее замечаниями должен быть рассчитан для получения оптимальной мощности на промежуточной частоте.
Рис. 3. Усредненные значения коэффициента шумов хороших приемников в широком диапазоне длин волн.
Практически преобразование всегда сопровождается потерями. Кроме того, кристалл под воздействием местного гетеродина генерирует шумы, более интенсивные, чем тепловые шум