Коэффициент шума приемного устройства

Источник сигнала, например, приемная антенна одновременно является и источником шумов. В связи с этим в эквивалентную схему такого источника можно изобразить в одном из двух вариантов:

 

 

 

Pисунок 4.3.

       где

       Максимальную мощность источник отдает в согласованную нагрузку - это номинальная мощность. 

       Если под нагрузкой понимать входное сопротивление

       устройства, нагружающего источник, то условиями получения номинальной мощности будут: 

             - резонанс  или ; 

             - согласование  или . Тогда номинальная мощность источника

       Если подставить в последнее выражение  , то получим номинальную мощность шумов от источника

       Таким образом, номинальная мощность шумов источника не зависит от сопротивления источника. 

       При отсутствии согласования мощность шумов от источника

       Для оценки шумовых свойств источника сигнала используют отношение средней мощности сигнала к средней мощности шумов. В четырехполюснике, через который проходит сигнал от источника, отношение сигнал/шум ухудшается вследствие добавления собственных шумов четырехполюсника. Шумовые свойства четырехполюсника характеризуются коэффициентом шума, который показывает, во сколько раз уменьшается отношение сигнал/шум на выходе по сравнению с отношением сигнал/шум на входе:

       - коэффициент передачи четырехполюсника по мощности. 

       Произведение  представляет собой мощность шумов на выходе, создаваемую источником сигнала. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Отсюда видно, что коэффициент шума определяется отношением полной мощности выходных шумов к ее части, создающейся за счет шумов от источника сигнала. Поэтому можно записать:

       где  - мощность собственных шумов на выходе четырехполюсника. 

       Понятие коэффициента шума можно использовать лишь для линейного устройства. В приемнике это тракт до детектора. 

       Коэффициент шума пассивного четырехполюсника (например, антенного фидера) при согласовании его с источником сигнала с нагрузкой определяется коэффициентом передачи по мощности, т.к. при согласованной нагрузке  при 

       При потерях в пассивной цепи , Ш>1. 

       Для сравнения шумов с сигналом на выходе удобно относить все шумы ко входу, полагая, что приемник не шумит, а лишь усиливает входные шумы. Из (1) шумы четырехполюсника, отнесенные к его входу

       Найдем коэффициент шума линейного тракта из последовательно соединенных четырехполюсников.

 

 

 

Pисунок 4.4.

       Каждый четырехполюсник характеризуется коэффициентом передачи по мощности  и коэффициентом шума . Предположим, что коэффициенты рассогласования  на стыках четырехполюсников известны.

       - мощность шумов от источника сигнала на выходе тракта. 

       Учитывая, что , получим

       Мощность собственных шумов одного четырехполюсника на выходе тракта можно представить как

       Шумы каждого последующего каскада усиливаются всеми каскадами, кроме предыдущих. Поэтому можно записать:

 

 

 

Pисунок 4.4.

.

,

,

,

,

,

,

,

,

.

       Другой вариант вывода: 

       , 

       . 

       Подставим только что полученные формулы в (2) 

       Это важное соотношение показывает, что наибольшее значение имеет коэффициент шума первого четырехполюсника. Влияние последующих каскадов четырехполюсников тем меньше, чем больше усиление предшествующих каскадов. Следовательно первые каскады должны быть не только малошумящими, но и с большим . 

       При работе в СВЧ диапазоне усиление первых малошумящих каскадов бывает не очень велико, и величина Ш существенно зависит от , , , , и т.д. для получения минимального коэффициента шума всего устройства Ш оказывается удобным характеризовать каждый из этих какскадов параметром, называемым мерой шума :

       Чем меньше  и больше , тем лучше данный усилитель и меньше его мера шума         . Сравнивая усилители только по величине их коэффициента шума, нельзя правильно выбрать усилитель для первого каскада.