Marea enciclopedie a petrolului și gazelor. Temperatura de zgomot echivalentă la intrarea căii de recepție liniară zs sss

Pagina 3

În literatură au fost publicate numeroase rapoarte despre dezvoltarea amplificatoarelor parametrice răcite. În special, lucrările prezintă rezultatele studierii efectului răcirii diodei asupra temperaturii efective de zgomot a amplificatorului. În fig. Figura 11.4 prezintă dependențele obținute experimental ale temperaturii de zgomot a amplificatorului de temperatura diodelor din germaniu, siliciu și arseniură de galiu.

Odată cu aceasta, există multe cazuri în care zgomotul real depășește semnificativ zgomotul calculat folosind aceste formule. Pentru a evita discrepanțe între experiment și calcul, în locul valorilor reale corespunzătoare sunt introduse conceptele de temperatură efectivă a zgomotului sau rezistență efectivă (conductivitate). Astfel de idei sunt nereușite și chiar dăunătoare, deoarece, deși fac posibilă reducerea numerică a experienței cu calcul, ele nu corespund esenței problemei și, prin urmare, nu indică modalitățile corecte de combatere a zgomotului.

Ecuația (5.26) folosește conceptul de figura de zgomot pentru a descrie caracteristicile de zgomot ale amplificatorului. Ecuația (5.28) este o caracteristică alternativă (și echivalentă) numită temperatură efectivă a zgomotului. Amintiți-vă că factorul de zgomot este o măsurătoare relativă la un standard. Temperatura zgomotului nu are o astfel de limitare.

Această separare se realizează pur și simplu folosind un circulator, așa cum se arată în Fig. 17.23, a. Acest lucru are, de asemenea, avantajul că zgomotul de sarcină al receptorului de temperatura camerei nu trece direct în maser. Pe lângă temperatura de zgomot proprie a maserului TNM, temperatura efectivă de zgomot include următorii termeni: TNR/gp, care ia în considerare zgomotul receptorului; TLA, care ia în considerare zgomotul de sarcină potrivit reflectat de antenă; TLM, cauzat de zgomotul care trece între brațele 2 și 4 ale circulatorului; TRM datorita pinilor receptorului care trec intre bratele 3 si 2 ale aT0, determinate de pierderile disipative in alimentatorul dintre antena si maser.

Diferențele dintre rețelele de amplificatoare și rețelele de pierderi de linie pot fi luate în considerare în contextul mecanismelor de pierdere și zgomot descrise mai devreme. Cu toate acestea, chiar și în acest caz, deteriorarea va fi exprimată printr-o creștere a cifrei de zgomot sau a temperaturii efective a zgomotului.

De exemplu, teoria lui Petritz conduce la o lege de forma v - 1 cu abateri de 3 56 într-un interval de frecvență de aproape cinci decenii. Au fost efectuate unele măsurători de zgomot de pâlpâire; Nicol a descoperit că la 45 MHz acest zgomot poate fi mai mare decât zgomotul de împușcare și poate fi semnificativ la frecvențe de până la 1 GHz. Aceste surse suplimentare de zgomot trebuie luate în considerare atunci când se analizează performanța diodelor de contact punctual, raportând astfel de zgomot la temperatura efectivă a zgomotului.

Amplificatoarele parametrice sunt cel mai des folosite în echipamentele TRRL. Sunt dispozitive care folosesc un element reactiv variabil, care este o diodă parametrică, care are proprietățile unei capacități neliniare și își modifică reactanța datorită surselor externe de energie. Deoarece elementele pur reactive nu au propriul zgomot, PU asigură niveluri scăzute de zgomot, permițând ca temperatura efectivă de zgomot a receptorului să fie redusă la valoarea necesară de 100 - 150 K. În ele, capacitatea joncțiunii p-a a dioda este folosită pentru a stoca energie, iar această capacitate este modificată datorită furnizării unei tensiuni alternative de la generatorul pompei (PG), a cărei frecvență este mai mare decât frecvența semnalului amplificat.

Pentru receptoarele cu unde milimetrice și submilimetrice răcite criogenic, aproximarea Rayleigh-Jeans poate produce o eroare semnificativă. Pentru a determina temperatura efectivă de zgomot a unei surse termice în cazul în care trebuie luate în considerare efectele cuantice, se folosesc două formule.

Luând temperatura efectivă a gazului egală cu 500 K, pentru Ne n linia lărgită Doppler (9.9) aflăm că lățimea de bandă a amplificatorului este de 315 MHz, iar folosind formula (9.20) găsim puterea totală de ieșire a zgomotului pentru modul 12 3 10 - 9 wați. Formula (9.6) arată că temperatura efectivă a zgomotului în acest caz este egală cu 8550 K, în timp ce valoarea ideală a acestei valori este 6120 K.

Intervalul de temperatură pentru sistemele comerciale este de obicei între 30 și 150 K. Dezavantajul utilizării factorilor de zgomot pentru astfel de rețele cu zgomot redus este că toate valorile rezultate sunt apropiate de unitate (0 5 - 1 5 dB), ceea ce creează anumite dificultăți. la compararea dispozitivelor. Pentru aplicațiile de comunicații spațiale, temperatura de referință de 290 K nu este la fel de potrivită ca pentru aplicațiile terestre. Temperatura efectivă a zgomotului de intrare este pur și simplu comparată cu temperatura efectivă a zgomotului sursei. În general, aplicațiile care implică dispozitive cu zgomot redus sunt mai bine descrise în termeni de temperatură efectivă, mai degrabă decât factorul de zgomot.

Pentru a implementa versiunea cu un singur braț a amplificatorului, este utilizat un circulator. Amplificatoarele de acest fel folosesc diode cu tranziții ascuțite, netede și punct-contact. Puterile de ieșire sunt 5 - 500 m, peste aceste valori apare saturația; în acest interval de putere, produsul câștig-lățime de bandă crește. Temperatura efectivă a zgomotului nu depășește de obicei 300 K; În anumite limite, temperatura zgomotului poate fi redusă prin utilizarea unei puteri mai mari a pompei.

În fig. Figura 4.11 prezintă un grafic care vă permite să comparați proprietățile de zgomot ale diferitelor tipuri de amplificatoare. Din grafic rezultă că temperatura de zgomot a mixerelor cu cristale crește foarte repede odată cu creșterea frecvenței și la / 300 MHz depășește 1000 K. Circuitele amplificatoare de înaltă frecvență bazate pe triode au o temperatură de zgomot mai scăzută. Cu toate acestea, pe măsură ce frecvența oscilațiilor amplificate crește, crește și ea foarte rapid. Temperatura efectivă de zgomot a amplificatoarelor cu diode tunel rămâne practic constantă (Te 800 K) până la /6000 MHz. Amplificatoarele parametrice (PA) au o temperatură de zgomot apropiată de 100 K. Figura arată temperatura de zgomot a unor surse de zgomot pentru comparație.

Zgomotul intern este zgomotul rezistenței active de pierderi a antenei Tlos (pierderi - pierderi) și zgomotul rezistenței active de pierderi a alimentatorului Tf. Nivelul lor depinde de frecvență, în măsura în care pierderile active în antenă și alimentator depind de aceasta.

zgomotul termic al alimentatorului TF

Cunoscând pierderile de alimentare în dB, este ușor de calculat folosind formula Tf = To (1 - randament), unde To este temperatura mediului (alimentator) în gr. Kelvin. În acest scop, pierderile de alimentare cunoscute trebuie convertite de la dB la eficiență și se face un calcul. De exemplu, cu o pierdere de alimentare de 1 dB, eficiența sa este de 0,89. La 17°C acest alimentator va avea o temperatură de zgomot Tf = 290 (1 - 0,89) = 32°.

zgomotul termic al antenei Tlos

Valoarea sa poate fi calculată și din pierderile cunoscute în materialul antenei. Antena este realizată din material ideal și nu face zgomot. În realitate, face zgomot în măsura în care rezistența sa de pierdere face parte din rezistența la radiații a antenei. Selectarea punctului de alimentare și a dispozitivului de potrivire împreună cu radiația R. și pierderile R sunt de asemenea reduse la impedanța de INTRARE a antenei.
Pierderea dB într-o antenă de material real poate fi determinată de diferența de câștig dintre antena ideală și cea reală. Convertind dB într-un raport de valori și scăzând din unitate obținem fracția R de pierderi în radiația R. sau intrare R Înmulțind fracția R de pierderi cu temperatura ambiantă în ° Kelvin, obținem T pierderi de zgomot R sau T pierderi cu o precizie mai mult decât suficientă pentru antenele VHF normale.
De exemplu, o antenă de 50 ohmi din material ideal are un câștig de 13 dB, iar una din aluminiu are un câștig de 12,81 dB. O diferență de 0,19 dB corespunde unui raport U sau R de 0,9783. 1,0 - 0,9783 = 0,0217 este ponderea pierderilor. Cu Rin 50 ohmi, rezistența la pierderi redusă la intrare va fi de 0,0217 x 50 = 1,085 ohmi. Dacă se presupune că temperatura ambiantă este de 290°Kelvin, atunci pierderea T va fi: 290°K x Rloss drive. / Rin.În cazul nostru, acesta va fi 290 x 1,085/50 = 6,3°K.
Poate fi calculat mai ușor cu suficientă precizie. Folosind tabelul de decibeli, găsim valoarea numerică a diferenței de câștig, scădem 1 și înmulțim cu 290°. În exemplul nostru, 0,19 dB = 1,022. În acest caz, Tlos va fi egal cu 290(1,022-1)=6,4°. Tabelul de mai jos arată calculul Tlos pentru pierderile de obicei prezente în antenele VC din aluminiu pur fabricate în MMANA. Luând în considerare pierderile din alimentator, temperatura efectivă Tlos la intrarea receptorului va fi egală cu Tlos x eficiența alimentatorului.

Tabel de conversie pentru diferența de câștiguri de antenă calculată pentru un material ideal și aluminiu pur în Tlos

ZGOMOT EXTERN AFS

Zgomotul extern este zgomotul primit de antenă de la surse externe de zgomot în același mod ca și semnalul dorit. Astfel de surse sunt zgomotul termic al pământului Tz sau Tearth (pământ - pământ), zgomotul produs de om Tm și zgomotul cosmic (zgomotul cerului) Tk sau Tsky (cerul - cerul). Este evident că zgomotul extern total al APS va depinde de temperatura de zgomot a acestor surse și de diagrama și poziția antenei în raport cu aceste surse și din acest motiv nu poate fi normalizat. zgomot termic al pământului T pământ

Strict vorbind, temperatura de zgomot a pământului Tearth este egală cu temperatura sa fizică T, înmulțită cu 1 - F, unde F este coeficientul de reflexie al suprafeței pământului, care, la rândul său, depinde de unghiul de înclinare, de proprietățile electrice ale suprafața pământului și polarizarea antenei. Dar pe benzile VHF, de regulă, condiția Rayleigh este satisfăcută, suprafața pământului este considerată aspră, reflexia din acesta este difuză, F tinde spre 0, iar Tearth tinde la temperatura fizică a pământului, care în calcule. este de obicei considerată a fi 290°K. Nivelul de zgomot termic al pământului depinde puțin de frecvență.

zgomot produs de om Tt

Zgomotul aparatelor electrice, de la aparate electrocasnice, rețele de calculatoare la liniile electrice, transport electric și industrial. întreprinderilor. Nivelul poate fi foarte diferit, de la 0 °K într-o zonă pustie, fără comunicații feroviare, conducte și electrice pe o rază de 100 km, până la mii și zeci de mii de grade în centrele de afaceri ale orașelor și zonelor industriale. Sau pur și simplu dacă vecinul tău are un încărcător chinezesc sau o sursă de alimentare pentru un computer conectat la rețea fără filtru de interferențe. Pe măsură ce frecvența crește, intensitatea zgomotului produs de om scade, dar nu atât de repede pe cât ne-am dori.

Zgomotul cerului Tsky

După cum se poate vedea în harta Tsky a cerului pentru 136 MHz, diferite zone ale cerului au temperaturi de zgomot Tsky foarte diferite, de la 200° la 3000°K. La o frecvență de 430 MHz, temperatura zgomotului din aceleași zone este în medie de 15 ori mai mică. Temperatura zgomotului Tsky nu este constantă în timp; depinde de activitatea solară. În plus, Tsky include și zgomotul discului Soarelui, Lunii și planetelor, care sunt, de asemenea, instabile și foarte diferite în timp.

EVALUAREA TEMPERATURII DE ZGOMOT A APS

Metodologia de evaluare este bine descrisă de DJ9BV și F6HYE în revista „DUBUS”-3/1992. Traducerea acestui articol.Evaluarea calitatii sistemului EME poate fi citita pe portalul VHF. Autorul traducerii: Nikolay Myasnikov, UA3DJG.

TEMPERATURA TOTALĂ DE ZGOMOT AFS

Temperatura zgomotului antenei Ta la intrarea în alimentator este suma aritmetică a temperaturilor de zgomot ale surselor de zgomot interne și externe. Temperatura de zgomot a AFS la intrarea receptorului este, de asemenea, suma aritmetică a temperaturii de zgomot a antenei Ta, ținând cont de pierderile acesteia în alimentator și de temperatura de zgomot a alimentatorului în sine Tf. Tafs = Ta x randament + Tf. TF-ul unui anumit alimentator poate fi calculat în avans pe baza atenuării sale și nu este implicat în calculele de mai jos; în plus, este luat în considerare doar Ta al antenei sau al sistemului de antenă (stiva).

CALCULUL TEMPERATURII ZGOMOTULUI ANTENEI

Există mai multe metode de calculare a Ta. De exemplu, iată una dintre ele:
Într-un număr de cazuri, se dovedește a fi convenabil să se determine temperatura de zgomot a antenei prin coeficienții de împrăștiere β i. Factorul de disipare în modul de transmisie este înțeles ca raportul dintre fracția de putere conținută într-un unghi solid dat și puterea totală radiată de antenă. În mod obișnuit, se disting coeficienții de împrăștiere total și diferențial. Factorul de disipare totală reprezintă raportul dintre puterea totală radiată de antenă în lobii laterali și din spate ai diagramei de radiație și puterea totală radiată. În mod firesc, coeficientul total de împrăștiere este suma coeficienților diferenţiali β i.
Dacă, de exemplu, spațiul din jurul antenei este împărțit în trei regiuni: 1) regiunea lobului principal, .2) regiunea ocupată de lobii semispațiului frontal (față de deschiderea antenei), 3) partea din spate regiunea semi-spațială, atunci temperatura efectivă de zgomot a antenei, fără a ține cont de pierderile ohmice, poate fi determinată prin coeficienții de împrăștiere din expresia Ta = T 1 (1 - β) + T 2 β 2 + T 3 β 3 , unde T1 este temperatura medie de luminozitate a mediului în lobul principal al diagramei; T 2 este temperatura medie de luminozitate a radiației de zgomot primite de lobii laterali în zona semi-spațiului care este înainte față de deschiderea antenei; T 3 temperatura medie de luminozitate a radiației de zgomot în semi-spațiul din spate; β este coeficientul general de împrăștiere al antenei dincolo de lobul principal al diagramei; β 2, β 3 - coeficienți de împrăștiere, respectiv, în emisferele frontale și posterioare β 1 = β 2 + β 3 Temperatura totală de zgomot a antenei, ținând cont de pierderile ohmice în linia de transmisie, este egală cu: Ta y = Ta η + Ty = T 1 (1 - β)η + T 2 β 2 η + T 3 β 3 η + T 0 (1 - η). Astfel, temperatura de zgomot a antenei depinde nu numai de caracteristicile proprii ale antenei (β, η), ci și de temperatura radiației de zgomot extern (T 1, T 2, T 3). Prin urmare, în funcție de orientarea antenei, temperatura zgomotului acesteia se va modifica.
În metodologia dată nu există un parametru specific sau un set de parametri prin care să puteți compara antenele între ele și să faceți o alegere. Motivul este variabilitatea temperaturii zgomotului surselor externe și dependența acesteia de poziția antenei față de acestea. I. Goncharenko DL2KQ scrie despre asta pe forumul său.
Întrebare:
Există formule pentru calcularea Ta, G/Ta, T los. De ce numai YA324 calculează aceste date, dar nu MMANAGAL?
Răspuns:
Temperatura zgomotului antenei (aka Ta) ne vine din radioastronomie. Ta se calculează ca produsul dintre densitatea zgomotului spațial (unitatea de flux solar, sfu) S (1S = 10-22 W s/m2) și aria efectivă a deschiderii antenei A, împărțit la două constante Boltzmann 2 k (unde k = 1,380662 10-23). Înlocuind zona de deschidere prin formula care o conectează cu Ga (vezi, de exemplu, paragraful 3.1.7 din a doua parte a „HF și VHF”), obținem și, simplificând, calculând gradele și constantele, obținem: Ta = S G λ²/3,47, unde: S - sfu adimensional, valoarea de astăzi (vezi, de exemplu, Alerte geofizice); G - în timpi (nu în dB); λ - în metri.
După cum înțelegeți, având G calculat în program (atât maxim, cât și curent, într-o direcție arbitrară de-a lungul vectorului), nu este dificil să calculați Ta, G/Ta, Tlos. Să o facem în GAL-ANA. De ce nu au făcut-o în MMANA-GAL? Pentru că am făcut MMANA-GAL gratuit conform ideii noastre personale (și posibil eronate) despre ceea ce este de înțeles și convenabil în calculele antenei. Potrivit opiniei menționate, utilizarea temperaturilor de alimentare și antene este un lucru incomod. Căutați singuri: formula Tlos include temperatura instabilă a spațiului înconjurător To, iar formula Ta include unitatea de flux solar instabilă, dependentă de soare. Ca urmare, Tlos și Ta sunt afectate de vreme. Este convenabil să folosiți astfel de parametri flotanți? Bineînțeles, puteți introduce niște To și S standard-medii. Dar acest lucru nu a fost încă standardizat, motiv pentru care în diferite publicații unii sunt în pădure, alții caută lemne de foc. raspuns scris pe 24 ianuarie 2007, ora 8:11

Radioamatorii au adoptat o metodă de calculare a proprietăților de zgomot ale unei antene ca raportul G/T, unde G este câștigul antenei și Ta este temperatura zgomotului acesteia. Câștigul G este destul de sigur, iar nivelul de zgomot Ta este determinat doar pentru T los, componentele rămase depind de sursele de zgomot externe variabile și de orientarea antenei față de acestea, deci trebuie specificate în prealabil.
Orientarea antenei sau a unui stivă a acestora față de sol este luată ca poziție a antenei în polarizare orizontală cu un unghi maxim de înclinare față de orizont (altitudine) de 30°
Condițiile externe, zgomotul T din cer și zgomotul T de la sol, se presupune că sunt distribuite uniform pe emisferele superioare și inferioare din jurul antenei. Temperatura T a zgomotului cerului pe banda de 144 MHz este considerată a fi 200°, iar pe banda de 432 MHz 15°. Se presupune că zgomotul la sol pe ambele benzi este de 1000°.
Rezultatele calculului pentru antenele G/T în stive 2 x 2 sunt prezentate în Tabelul VE7BQH.

ZGOMOT DE CONTACT

Există și o sursă de zgomot despre care programele nu știu, iar radioamatorii uită uneori - zgomotul de contact. Zgomotul de contact este direct proportional cu magnitudinea curentului, densitatea de putere scade odata cu cresterea frecventei (1/f), dar in anumite conditii pe VHF poate atinge o valoare care interfereaza chiar si cu comunicatiile locale. Acesta este zgomotul punctelor de contact variabile în antene cu conexiuni mecanice ale elementelor, traverselor și elementelor de fixare metalice unele la altele. Conexiune filetată, presare, sertizare cu o clemă, fixare strânsă a tubului în tub, conector HF - peste tot există contact galvanic nu pe întreaga suprafață, ci în mai multe puncte. În ciuda numărului lor, chiar și cel mai mic impact rupe unele puncte de contact și creează altele. Prin influență înțelegem deplasarea de la vânt, modificările de mărime odată cu schimbările de temperatură, procesul de coroziune a suprafeței, defalcarea peliculei de oxid prin tensiune HF și restabilirea acesteia la recepție, „curenți vagabonzi” ai rețelei electrice și electrostatice etc. Ca urmare, cu contacte fiabile din punctul de vedere al unui electrician, calea curentului și geometria antenei se schimbă continuu. Zgomotele de foșnet și trosnet care apar sunt de obicei atribuite interferențelor externe. Conexiunea cu șuruburi dintre vibrator și cablu este realizată din metale diferite și prezintă pe deplin aceste dezavantaje. În antenele VK, în care vibratorul și potrivirea gamma sunt fixate prin sertizarea benzii, aceleași motive sunt posibile la 145 MHz, dar la 1296 MHz vor duce inevitabil la instabilitate și deteriorarea parametrilor antenei.

Literatură (și sunt, de asemenea, link-uri către site-uri de unde le puteți descărca):
1 - Probleme moderne ale tehnologiei antenă-ghid de undă Colecția de articole a Academiei de Științe a URSS
2 - Manualul radioamatorului cu unde scurte S. G. Bunin, L. P. Yaylenko
3 - Metode de suprimare a zgomotului și interferențelor în sistemele electronice G. Ott
4 - Manual de comunicații prin releu radio ed. Borodich S.V.
5 - Radioastronomie elementară Kaplan
6 - Radioastronomie J. Kraus

Temperatura de zgomot echivalentă a antenei ES SSS poate fi reprezentată sub formă de componente:

unde termenii sunt determinați de următorii factori:

Recepția emisiei radio cosmice ținând cont de - unghiul de elevație al antenei stației terestre;

Radiația atmosferică ținând cont de ploaie și ;

Recepția radiațiilor de la suprafața Pământului prin lobii laterali ai antenei, unde s = 0,05÷0,4, iar T z = 290K pentru pământ.

Figura 1 arată dependența de frecvență a temperaturii zgomotului a Galaxiei, a Soarelui și a atmosferei Pământului (fără ploaie). Graficul arată că zgomotul Galaxy în intervalul de frecvență de peste 6 GHz poate fi practic ignorat. La frecvențe sub 6 GHz, valoarea obținută din graficul din Fig. 1 trebuie luată pentru expresia (1) cu un coeficient egal cu 0,5. Acest lucru se explică prin faptul că radiația Galaxiei are un spectru continuu și este slab polarizată, prin urmare, atunci când o recepționăm cu o antenă cu orice tip de polarizare, putem presupune că radiația primită va fi de jumătate de intensitate. Soarele este cea mai puternică sursă de emisie radio și poate perturba complet comunicațiile dacă lovește lobul principal al antenei. Cu toate acestea, o astfel de situație este de obicei exclusă în mod deliberat.

Fig.1. Dependența de frecvență a temperaturii de zgomot a Galaxiei, a Soarelui și a atmosferei Pământului (fără ploaie).

Emisia radio de zgomot a atmosferei terestre este de natură termică și se datorează în totalitate absorbției semnalelor din atmosferă (inclusiv ploaia). Datorită echilibrului termodinamic, atmosfera emite aceeași cantitate de energie la o frecvență dată pe care o absoarbe, așadar

, (2)

unde: =260K – temperatura termodinamică medie a atmosferei, La și L d

atenuarea semnalului în atmosferă și în ploaie, care poate fi găsită din graficele din Fig. 2 și, respectiv, 3. Dependența de frecvență a temperaturii zgomotului atmosferic (inclusiv ploaia) este prezentată în Fig. 4(a) și Fig. 4 litera (b).

Orez. 2. Dependența de frecvență a absorbției undelor radio în liniște
atmosferă (fără ploaie) la diferite unghiuri de elevație.

Orez. 3. Dependenţa absorbţiei semnalului în ploaie de frecvenţa la
diferite unghiuri de localizare pentru teritoriul european al URSS în diferite
benzi de frecvență depășite cu cel mult 1% (linii continue)
și 0,1% (linii întrerupte) din timp în orice lună.

Temperatura zgomotului antenei. Figura de zgomot a unui dispozitiv pasiv.

Să luăm în considerare conceptul de temperatură a zgomotului, care se extinde la caracteristicile antenelor de recepție, în special pentru a caracteriza recepția radiației de zgomot din spațiu și atmosferă.

Temperatura zgomotului antenei este temperatura absolută la care trebuie încălzită impedanța antenei, astfel încât puterea de zgomot a unei surse de semnal cu o rezistență internă dată să fie egală cu ieșirea reală a antenei.

În general, ieșirea antenei este determinată nu numai de puterea radiației de zgomot primite, ci și de puterea pierderilor în antenă.

Pierderile antenei se caracterizează prin rezistență la pierderi.

temperatura zgomotului antenei.

Cifra zgomotului dispozitivului pasiv .

Să determinăm cifra de zgomot a unui dispozitiv pasiv în modul de potrivire.

În viitor, vom analiza proprietățile zgomotului în modul de potrivire.

Cvadripol pasiv.

Deoarece circuitul echivalent pentru calcularea la ieșire este același cu circuitul echivalent pentru calcularea la intrare, puterea de zgomot la ieșire este:

,

, unde este coeficientul de transmisie a puterii.

Cifra de zgomot a unui dispozitiv pasiv este invers proporțională cu raportul său de transfer de putere.

Să determinăm cifra de zgomot a unui dispozitiv pasiv atunci când temperatura sursei de semnal și temperatura dispozitivului pasiv nu sunt egale.

12. Figura de zgomot a unei secvențe de cvadripoli zgomotoși.

Adesea apare o problemă atunci când sunt cunoscute caracteristicile mai multor rețele zgomotoase cu 4 poli. Este necesar să se determine cifra de zgomot a secvenței acestor 4 poli.

Pentru a reduce nivelul de zgomot al LT, este necesar să se asigure un coeficient de transfer de putere suficient de mare al amplificatorului RF, pierderi mici în dispozitivul pasiv și valori scăzute ale zgomotului propriu al amplificatorului RF. În astfel de condiții, zgomotul tuturor cascadelor situate după URCH are un efect redus asupra Ksh al LT. Dacă alimentatorul are o atenuare foarte mare, atunci prin instalarea unui amplificator de antenă este posibil să se elimine influența acestuia asupra sensibilității dispozitivului de recepție, în timp ce Ksh-ul LT este determinat doar de Ksh-ul dispozitivului de antenă.

13. Sensibilitatea dispozitivului receptor.

Sensibilitatea caracterizează capacitatea receptorului de a primi un semnal slab pe un fundal de interferență în bandă. Adesea, sensibilitatea receptorului este stabilită de nivelul minim al semnalului EMF din antenă, la care calitatea semnalului la ieșirea receptorului îndeplinește cerințele minime.

Să luăm în considerare relația dintre sensibilitatea receptorului și parametrii căii liniare și a antenei.

Să setăm raportul semnal-zgomot la ieșirea căii liniare

Presupunem că antena este potrivită cu receptorul și tot zgomotul creat de antenă este caracterizat de temperatura zgomotului T A.

Presupunem că E A corespunde sensibilității receptorului. Sa gasim:

Temperatura zgomotului a traseului liniar.

Acestea. Sensibilitatea receptorului este determinată de suma temperaturilor de zgomot ale antenei și a traseului liniar.

Pentru receptoarele cu microunde, este mai convenabil să se caracterizeze sensibilitatea nu prin EMF minim posibil în antenă, ci prin puterea minimă permisă alocată la intrarea receptorului:

Dacă receptoarele au o lățime de bandă variabilă, atunci sensibilitatea este caracterizată în mod convenabil de puterea specifică minimă admisă a semnalului la intrarea receptorului:

Unde T 0 este valoarea pașaportului a temperaturii zgomotului, este temperatura relativă a zgomotului, kT 0 =4*10 -21 W/Hz.

Sensibilitatea este adesea specificată în unități de kT 0 (de exemplu, sensibilitatea este de 4 kT 0 = 16*10 -21 V/Hz).

14. Principalele efecte neliniare în calea liniară.

Interferența puternică în afara benzii creează o serie de efecte neliniare: blocarea semnalului, modularea încrucișată și intermodularea. Blocarea semnalului se manifestă sub forma unei scăderi a coeficientului de transmisie a semnalului util în cale atunci când este expus la interferențe puternice în afara benzii. Există mai multe mecanisme pentru influența interferențelor puternice asupra coeficientului de transmisie al unei căi liniare. Să luăm în considerare cel mai evident mecanism, care se manifestă într-un circuit amplificator cu un tranzistor conectat într-un circuit cu emițător comun. Prezența interferențelor puternice crește componenta DC a curentului colectorului. Datorită feedback-ului de curent continuu prin rezistorul emițătorului, tranzistorul este oprit, punctul de funcționare este deplasat în regiunea curenților mai mici și, prin urmare, în regiunea cu abruptitate mai mică a tranzistorului. Dacă un semnal util este prezent simultan cu interferența, atunci coeficientul de transmisie în cascadă pentru acesta scade din cauza scăderii transconductanței tranzistorului.

Modulație încrucișată.

Cu modularea încrucișată, legea modulării în amplitudine a interferenței este transferată semnalului - semnalul dobândește modularea interferenței. Dacă interferența este modulată în amplitudine, atunci punctul de funcționare al intervalului de frecvență RF alunecă de-a lungul caracteristicii de răspuns a tranzistorului în conformitate cu legea modulației prin interferență. Conform aceleiași legi, panta tranzistorului se modifică și, prin urmare, coeficientul de transmisie al convertorului de frecvență RF. Semnalul util, care trece printr-un amplificator cu un coeficient de transmisie care variază în timp, capătă modularea în amplitudine a interferenței.

Intermodularea.

Fenomenul de intermodulație este că suma a 2 sau mai multe interferențe armonice în afara benzii, datorită neliniarității caracteristicii de amplitudine a unității funcționale, creează componente în banda de trecere a receptorului.

Dacă suma a 2 semnale armonice este înlocuită în expresia seriei de putere, atunci se poate demonstra că suma armonicilor de oscilație este prezentă la ieșirea elementului neliniar. unde m și n=0,1,2,… .

Cele mai puternice vibrații sunt armonicele cu valori mici de m și n. Să considerăm cel mai puternic: m=1, n=2, . Să existe un impact a 2 interferențe armonice, care pe axa frecvenței sunt situate pe o parte a semnalului și sunt la o distanță egală.

În această situație de interferență, oscilațiile trec în banda de trecere a receptorului.

Metode de tratare a efectelor neliniare.

1. Utilizarea dispozitivelor de amplificare cu o gamă dinamică largă.

2. Creșterea selectivității filtrelor situate în amonte de dispozitivele de amplificare.

3. Instalarea unui atenuator la intrarea receptorului. Această metodă este aplicabilă dacă există o marjă de putere a semnalului.

15.Selectivitatea în frecvență a dispozitivului receptor. Lățimea de bandă.

Selectivitatea caracterizează capacitatea receptorului de a izola semnalul dorit dintr-un mediu de interferență puternică în afara benzii.

Valoarea selectivității arată de câte ori interferența poate depăși nivelul specificat de semnal la intrarea receptorului, astfel încât calitatea semnalului la ieșirea receptorului să îndeplinească cerințele minime.

Unde este tensiunea interferenței, dezacordată de semnal cu o cantitate Δf, este tensiunea semnalului util.

Deoarece interferențele în afara benzii pot fi puternice, reprezintă o provocare pentru capacitatea receptorului de a primi semnale dorite, în timp ce este expus simultan la interferențe în afara benzii care provoacă efecte neliniare în traseul liniei.

În acest scop, selectivitatea receptorului este evaluată prin simularea mediului de interferență în realitate. Deoarece În realitate, trebuie să existe mai multe surse de interferență, apoi la măsurarea selectivității se folosesc atâtea generatoare cât numărul de surse de interferență așteptat în realitate.

Pentru a reduce costurile de măsurare se folosesc 2 sau 3 generatoare. Unul dintre ele simulează un semnal, celălalt simulează o oglindă sau interferențe învecinate. Dacă se folosesc 2 generatoare de zgomot, atunci se investighează fenomenul de intermodulație. Dacă nivelul interferenței în afara benzii este de așa natură încât efectele neliniare pe calea liniară sunt neglijabile și pot fi neglijate, atunci evaluarea selectivității receptorului poate fi simplificată folosind o tehnică de măsurare cu un singur semnal. În acest caz, un generator este reglat alternativ la frecvența semnalului util și la frecvențele tuturor interferențelor. În acest caz, metoda suprapunerii este valabilă.

16.Reglarea automată a frecvenței oscilatorului local. Modul liniar.

Un mijloc radical de creștere a stabilității frecvenței oscilatorului local este utilizarea unui sintetizator de frecvență. Cu toate acestea, într-o serie de cazuri, includerea unui sintetizator în receptor crește costul acestuia atât de mult încât utilizarea sa nu mai este practică. În acest caz, este recomandabil să utilizați sistemul APCG. Să luăm în considerare structura generalizată a APCG.

Dacă frecvența oscilatorului local (VCO) se modifică sub influența factorilor destabilizatori, atunci f din IF se modifică cu aceeași valoare. Această abatere este înregistrată de un discriminator, la ieșirea căruia se generează o tensiune, semnul și mărimea căreia corespund deviației de frecvență. După filtrarea prin filtrul trece-jos, tensiunea este aplicată unui element de control (adesea un varicap), care compensează abaterea frecvenței VCO.

Dacă discriminatorul este frecvență, atunci există un PLL; dacă abaterea de frecvență este fixată cu precizie la fază și discriminatorul este fază, atunci este un PLL și, în acest caz, sistemul include un oscilator cu cristal.

Să analizăm cea mai simplă opțiune sub forma CHAP. Există 2 moduri de funcționare ale CHAP - liniar și neliniar. Dacă abaterea frecvenței oscilatorului local de la valoarea necesară este mică și proprietățile neliniare ale discriminatorului de frecvență se manifestă slab, atunci apare un mod liniar; în caz contrar, apare un mod neliniar.

Modul liniar.

Fie f g să devieze cu Δf al oscilatorului local sub influența factorilor destabilizatori. Pentru a simplifica, f IF = f G - f C – i.e. setarea oscilatorului local superior. Datorită acțiunii sistemului AFC, deacordarea oscilatorului local este redusă.

Δf Oaspete =Δf Frecvență de frecvență. – abaterea invertorului de la valoarea cerută.

Δf Oaspete = Δf Г - Δf Greg. , unde Δf Gost. – influență reglatoare de la ieșirea elementului de control.

Δf GOST ≈S control. disc U. , unde S ex. – panta elementului de control (presupunem că caracteristica elementului de control este liniară), . U disc ≈ S d Δf rest. , S d panta discriminatorului.

unde este coeficientul de autoajustare a frecvenței (K FAL).

K CHAP arată de câte ori este redusă abaterea frecvenței oscilatorului local când se utilizează CHAP. O creștere a AFC duce la o scădere a stabilității sistemului AFC. Pentru a o crește, constanta de timp a filtrului trece-jos este crescută - crește inerția sistemului. Sistemul nu are timp să proceseze modificări rapide ale frecvenței oscilatorului local, astfel încât CAP, precum și constanta de timp a filtrului trece-jos, sunt alese pe baza condițiilor unui compromis între cerințe contradictorii: creșterea preciziei și vitezei.

De obicei, în calcule K NAP nu este mai mare de 20-25. Dacă considerăm influența factorilor destabilizatori ca o anumită perturbare aplicată la intrarea VCO, atunci în raport cu această perturbare, sistemul se comportă ca un filtru trece-jos, adică perturbațiile de frecvență joasă sunt suprimate, iar perturbațiile de frecvență înaltă. trece la ieșirea sistemului fără modificări.

Temperatura eficientă a zgomotului

Temperatura efectivă de zgomot a antenei sau AFU este introdusă ca parametru al antenei de recepție atunci când se primesc semnale slabe de microunde prin analogie cu sursele de zgomot termic.

Când se studiază dispozitivele de recepție radio cu microunde, temperatura efectivă de zgomot a sursei de zgomot (în grade Kelvin) este introdusă ca un coeficient care raportează puterea zgomotului și lățimea de bandă:

,

unde este constanta lui Boltzmann

Temperatura efectivă a zgomotului, care caracterizează puterea tuturor interferențelor externe, se numește în mod convențional temperatura radiației de zgomot. De obicei, se calculează prin introducerea conceptului de temperatură de luminozitate a surselor de interferență. Suprafața sursei de interferență are o temperatură în funcție de intensitatea interferenței pe care o creează egală cu intensitatea emisiei radio a secțiunii corespunzătoare a unui corp complet negru, care are o temperatură și aceeași configurație spațială ca și sursa de interferență. Intensitate - aceasta este densitatea spectrală a puterii care iese printr-o zonă unitară a suprafeței unui corp radiant într-un unghi solid unitar.

Pentru un corp complet negru: .

Antena de recepție primește doar acea parte din puterea care este radiată de pad (pad elementar pe suprafața radiantă) la un unghi solid bazat pe pad egal cu aria efectivă a antenei. Astfel, densitatea spectrală a puterii radiației din zona de la intrarea receptorului, potrivită cu antena, este egală cu:

unde este unghiul solid la care zona radiantă este vizibilă de la antenă ()

Deoarece Câmpurile de interferență care provin din diferite secțiuni ale suprafeței radiante sunt independente statistic, apoi densitatea totală a puterii spectrale a interferenței la intrarea receptorului este determinată prin însumarea în toate direcțiile de la antenă la secțiuni ale suprafeței radiante:

Puterea totală a zgomotului:

Temperatura zgomotului:

Valoarea depinde nu numai de parametrii antenei, ci și de intensitatea distribuției surselor externe de interferență.

Zgomotul propriu al antenei este determinat de rezistența la pierderi a antenei, a cărei temperatură trebuie considerată egală cu temperatura ambiantă - temperatura fizică a antenei. Luând în considerare pierderile, circuitul echivalent al antenei ca generator de zgomot EMF este prezentat în figură, unde este atribuită temperatura de zgomot, care este diferită de temperatura ambiantă.

Zgomotul extern și zgomotul din cauza pierderilor în antenă sunt independente din punct de vedere static, așa că trebuie să adăugați valorile lor pătratice medii:

sau ,

unde este temperatura efectivă de zgomot a antenei.

După transformare avem:

, ,

unde este randamentul antenei.

Folosind o tehnică similară, se ia în considerare zgomotul datorat pierderilor în alimentator împreună cu diferite dispozitive incluse în acesta:

unde este randamentul liniei de transmisie, este temperatura fizica a liniei de transmisie (alimentator), este coeficientul de transfer de putere al circuitului de antena fara a lua in considerare pierderile in antena si linie. Aici antena este potrivită cu alimentatorul, dar receptorul nu este ().

Nepotrivirea dintre receptor și alimentator este adesea folosită pentru a reduce zgomotul în circuitul de intrare al receptorului atunci când se obține o sensibilitate maximă în domeniul microundelor.