9.1 Измерительные задачи.

Имеются две измерительные задачи.

Задача №1. Измерить собственные шумы на выходе 4хполюсника, «рожденные» в нем, при условии, что ко входу подключена согласованная нагрузка при температуре Т0=293 К.

Заметим, что

.

Но

,

то есть

.

Задача №2. Измерить мощность шумов, выдаваемую на согласованную нагрузку некоторым генератором - 2х полюсником.

Прежде, чем приступить к рассмотрению принципа и методов измерений, сформулируем еще раз некоторые исходные положения, которые можно либо понять, либо принять как аксиомы:

1. Шумы сопротивления R, находящегося при температуре Т в термодинамическом равновесии с окружающей средой определяются формулой Найквиста или формулой излучения абсолютного черного тепла (закон Релея-Джонса для радиодиапазона).

2. Шумы на входе реальных устройств обусловлены только тепловыми шумами источников сигнала.

3. Шумы на выходе устройств являются суммой шумов самих устройств и усиленных (или ослабленных) шумов .

4. Мощность шумов , выдаваемая сопротивлением , то есть двухполюсником, подключенным к равному ему сопротивлению нагрузки и передаваемого в , максимальна при, и равна .

5. Любые шумы на выходе, создаваемыми самим 4х полюсником, можно представить в виде шумов, поступивших (поглощенных входом) на его вход от сопротивления источника при некоторой температуре . Поэтому .

6. Шумы различных источников статистически независимы. Поэтому справедлив для линейных устройств принцип сложения мощностей, а не полей.

Отсюда следует, непосредственно, что коэффициент шума нескольких последовательно включенных 4х полюсников, рассматриваемых как единое устройство, выражается формулой

(9.17)

где - коэффициент шума i-х устройств (коаксиалов);

- коэффициенты усиления по мощности.

9.2. Принципы измерения мощности шумов.

Мощность шумового излучения не может быть измерена сравнением с другими видами мощности (энергии) в силу чрезвычайной малости мощности шумов. Реально интересующие инженера мощности шумов не могут вызвать сколь-нибудь ощутимых макроскопических эффектов, так как и механическая, и тепловая энергии связаны в конечном счете либо с движением тел, либо с движением (колебанием) ионов (атомов) решетки, в то время как энергия шумового электромагнитного излучения связана с движением более легких частиц - электронов. Отсюда следует - измерить неизвестную мощность шумов можно только непосредственно компарированием с известной мощностью шумов.

Другая особенность в том, что шумами обладают все устройства. Следовательно, при любом измерении мощности в результате измерений имеется некоторый “довесок” в виде собственных шумов измерителя. В самом деле, показания любого измерителя мощности, например измерительного приемника, будут связаны с мощностью шумов источника - генератора шума формулой, которая является основным уравнением измерений мощности шумов и отношений мощности шумов

. (9.18)

Но в силу того, что на выходе любого 4х полюсника всегда имеются собственные шумы, а отрицательных энергий не бывает, то невозможно определить имея только одно известное значение . Всегда необходимы два значения, то есть две меры мощности шумового излучения.