1.1.4. Интермодуляция

И нтермодуляция определяется по точке пересечения линейно экстраполированной зависимости P_out от P_in и линейно экстраполированной зависимости мощности интермодуляционных составляющих третьего порядка P₃. Количественно характеризуется значением входной мощности P_int, соответствующей точке пересечения.

1.1.5. Изоляция по входному сигналу

Здесь – мощность сигнала на частоте входного радиосигнала в тракте промежуточной частоты – на выходе смесителя, – мощность сигнала на промежуточной частоте на выходе смесителя. Характеризует степень проникания радиосигнала в тракт промежуточной частоты.

Задаются: и . Определить изоляцию смесителя по входному сигналу в децибелах.

1.1.6. Изоляция по цепи гетеродина

Здесь – мощность сигнала на частоте колебаний гетеродина в тракте промежуточной частоты – на выходе смесителя, – мощность колебаний гетеродина в тракте гетеродина (соответствует на рис. 1). Характеризует степень проникания радиосигнала в тракт промежуточной частоты.

Задаются: и . Определить изоляцию смесителя по гетеродинному входу в децибелах.

1.2. Расчёт соотношения сигнал-шум.

Внутренние шумы радиоэлектронной аппаратуры возникают в пассивных (резисторы, фильтры, отрезки линий передач и т. д.) и активных элементах. Выделяют тепловой, дробовой, генерационно-рекомбинационный, фликкер шум (так называемый шум вида ) и другие.

Тепловой шум объясняется хаотическим перемещением свободных носителей зарядов под воздействием теплового возбуждения. Каждый заряд при этом создаёт элементарный ток, под воздействием которого на сопротивлении проводника, в котором этот ток протекает, возникает падение напряжение. Такие хаотические токи и напряжения называют тепловыми шумами. При этом любой элемент электрической цепи может являться источником шумовой электродвижущей силы (ЭДС) или шумового тока.

Средние значения шумовых токов и напряжений равны нулю, так как все направления тепловых перемещений зарядов равновероятны. Энергетический спектр теплового шума равномерен до частот порядка 1000 ГГц.

Энергетические спектры напряжения и тока определяются формулами Найквиста: , , где – постоянная Больцмана (1,38·10^-23 Дж/K), – температура, – сопротивление источника. Среднеквадратичные ток и напряжение определяются как , , где – полоса частот.

Источником дробовых шумов является неравномерность перехода носителей через -переходы транзисторов. В диапазоне частот до 100 ГГц энергетический спектр дробового шума может быть описан формулой Шоттки: . Здесь – ток перехода, – заряд электрона (1,6·10^-19). Ток источника определяется, как . Так как эмиттерный переход транзистора в нормальном активном режиме транзистора работает в режиме прямого смещения, а коллекторный – в режиме обратного, то для определения тока шумового источника эмиттерного перехода используется ток эмиттера, а для коллекторного – обратный ток коллектора (ток насыщения).

Среднеквадратичные токи рекомбинации коллектора и базы могут быть определены по формуле . Шумы рекомбинации статистически не связаны ни с тепловыми шумами объёмных сопротивлений транзистора, ни с дробовыми шумами переходов, а по статистическим свойствам приближаются к нормальному шуму с практически равномерным энергетическим спектром во всём радиотехническом диапазоне частот.

Шум 1/f при тех или иных условиях наблюдается практически во всех электронных приборах и компонентах. Он обычно связан с флуктуациями сопротивления. Физическими процессами, наиболее подходящими для объяснения шума на инфранизких частотах, являются захват носителей медленными ловушками в полупроводниках и рождение/уничтожение дефектов решетки в металлах.

Д ля количественного определения шумовых характеристик устройств вводят понятия шумовой температуры и коэффициента шума. Рассмотрим линейный шумящий четырёхполюсник, к входу которого подключён источник сигнала, одновременно создающий тепловой шум за счёт активной составляющей своего полного сопротивления. Полное сопротивление источника при температуре . Здесь – активная составляющая, – реактивная составляющая полного сопротивления. Схема для рассматриваемого случая приведена на рис. 1.4.

Коэффициент усиления по мощности четырёхполюсника , где – мощность гармонического сигнала частоты f, рассеиваемая сопротивлением нагрузки , – мощность гармонического сигнала той же частоты, рассеиваемая полным сопротивлением между входными зажимами четырёхполюсника. – электродвижущая сила (ЭДС) источника сигнала.

Введём понятие реального коэффициента шума . Здесь – мощность шума на выходе четырёхполюсника, определяемая шумами источника, – мощность шума на выходе четырёхполюсника, определяемая внутренними шумами четырёхполюсника. Очевидно, что коэффициент шума зависит от температуры . Поэтому шумовую температуру источника стандартизируют – принимают равной . При этом получают коэффициент шума при комнатной температуре . Оба коэффициента шума связаны выражением .

Шумы четырёхполюсника могут быть заменены эквивалентными шумами источника сигнала. Тогда эквивалентная шумовая температура четырёхполюсника , это та температура, на которую надо увеличить температуру источника, чтобы на выходе идеального четырехполюсника имелась такая же мощность шума, как на выходе реального четырехполюсника. Так как мощность шума пропорциональна температуре, то . Отсюда .

Дано:K_p, T₀, , , определить эквивалентную шумовую температуру четырёхполюсника Tч и реальный коэффициент шума; как изменится соотношение сигнал/шум при изменении полосы пропускания устройства (приемника) с 10 МГц до 1,5 кГц?