книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

3.Шумы приемной антенны

Вприемной антенне ЭДС шумов возникает по многим при­ чинам. Поэтому она больше ЭДС теплового шума ее полного ак­

тивного сопротивления. Однако тепловые шумы в антенне радио­ локационного приемника являются основными.

О — 0

Происхождение дополнительных шумов обусловлено термоди­ намическим обменом энергии между антенной и окружающей сре­ дой, в которой происходит непрерывное тепловое движение раз­ личных частиц. Кроме того, антенна принимает шум космического пространства, частотный спектр которого совпадает со спектром тепловых шумов.

С точностью, вполне достаточной для практики, можно опреде­

Как генератор шума приемную антенну можно заменить схе­ мой, представленной на рис. 2.16, в которой к ее зажимам под­ ключен фидер, соединяющий антенну с приемником.

220

Если антенна согласована с приемником, а потери энергии в фидере малы, то напряжение тепловых шумов антенны, действую­ щее на входе приемника, равно

мов антенны, отдаваемая приемнику на один герц его полосы про­ пускания. Номинальная мощность, отдаваемая приемнику, не за­

тронов между положительными электродами лампы, а также за

при строго постоянных напряжениях на электродах лампы). Про­ цесс неравномерного вылета электронов из катода называется дро­ бовым эффектом.

и усиливается вместе с полезными сигналами. Отсюда ясно, что наиболее вредное влияние на работу приемника оказывают шумы

Переменные составляющие шумового напряжения, возникаю­ щего на сопротивлении анодной нагрузки за счет флюктуации анодного тока, распределены по частотному спектру так же рав­

Для сравнения различных ламп по их шумовым свойствам ус­ ловились считать, что флюктуации анодного тока создаются на­ пряжением тепловых шумов, возникающим на воображаемом шу-

221

мовом сопротивлении Rmn, включенном между сеткой и катодом. Сама же лампа рассматривается как идеальная (нешумящая). Температура шумового сопротивления считается равной 290° К. Шумовое сопротивление, лампы рассчитывается теоретически и может быть определено экспериментально. Ориентировочная ве­ личина шумового сопротивления усилительного триода находится по формуле

где 5 — крутизна рабочего участка сеточной динамической харак­ теристики лампы.

Зная шумовое сопротивление лампы, легко определить напря­ жение ламповых шумов, действующее на ее сетке, по формуле

Пример. На входе приемника включен контур, резонансное сопротивление которого #э =2000 ом. Шумовое сопротивление лампы R m n =250 ом. Опреде­ лить результирующее напряжение шума, которое окажет воздействие на прием­ ник, если его полоса пропускания 2Д/=1,2 Мгц.

Р е ш е н и е .

У ш . р ез = -g- V (2 + 0,25) 1200 = 6,4 мкв.

ладают триоды с повышенной крутизной характеристики. Шумо­

222

Если в качестве смесителя применяется многосеточная лампа (гептод), то ее шумовое сопротивление можно найти, пользуясь формулой

Шумовое сопротивление является условным и используется только для расчета напряжения шума лампы, приведенного к се­ точной цепи. Поэтому оно не изменяет входного сопротивления лампы и в нем нет потерь энергии полезного сигнала.

5. Шумы транзистора

Шумы транзистора возникают по различным физическим причи­ нам. Поэтому их делят на несколько составляющих. Основными из них являются: тепловой шум сопротивления базы, дробовой шум эмиттерного перехода и шум хаотического перераспределения ин­ жектированных носителей между коллектором и базой.

Напряжение теплового шума базы можно рассчитать по урав­ нению

ции. Он пропорционален току эмиттера. Расчет дробового шума сложен и неточен.

Шум токораспределения зависит от хаотических явлений в кол­ лекторном переходе, ширина которого непрерывно меняется. В ре­ зультате этого возникают флюктуации в распределении носителей заряда между коллектором и базой. Шум токораспределения срав­ нительно невелик и им часто пренебрегают в расчетах.

6. Чувствительность радиолокационного приемника

Из рис. 2.14 ясно, что на экране индикатора уверенное обнару­ жение отраженного сигнала (цели) возможно только в том случае, когда его уровень на выходе приемника превышает уровень шума.

Минимально необходимое отношение мощности сигнала к мощ­ ности шума на выходе приемника называется коэффициентом раз­ личимости сигнала по мощности. Обозначим его тр .

Требуемая величина ур зависит от типа индикатора, тренирован­ ности наблюдателей и других факторов. Обычно гр = 1—9.

На входе приемника отношение сигнал/шум является наиболь­ шим. По мере прохождения сигнала к выходу приемника это от­ ношение уменьшается.

Число, показывающее, во сколько раз отношение мощности сиг­ нала к мощности шума на выходе приемника меньше, чем на входе, называется коэффициентом шума. Обозначим его Кш.

224

По определению

Рс. ВХ '

Ли.вых — мощность шумов на выходе приемника.

Коэффициент шума приемника определяется его входной цепью и двумя-тремя первыми каскадами, так как после них отношение сигнала к шуму практически не изменяется. В радиолокационных

Понятие «коэффициент шума» применимо не только к приемни­ ку в целом, но и к его любому каскаду.

С учетом коэффициента шума приемника Кш и коэффициента различимости сигнала гр можно написать формулу для реальной чувствительности приемника по мощности.

Под реальной чувствительностью приемника по мощности пони­ мают наименьшую мощность сигнала на его входе, при которой на выходе УПЧ или видеоусилителя создается требуемое превышение уровня сигнала над уровнем шумов. Следовательно, минимально не­ обходимая мощность отраженных (полезных) сигналов на входе

мают отношение амплитуды выходного напряжения сигнала к сред­ ней амплитуде выходного напряжения шумов.

В процессе эксплуатации приемника приходится периодически проверять его параметры. При этом измерение чувствительности обычно производится при коэффициенте различимости сигнала

Если при помощи измерительного прибора (например, типа РТ-10) определить предельную чувствительность приемника в мик­ роваттах, то, зная полосу пропускания приемника в килогерцах, легко вычислить коэффициент шума по формуле

чиной мощности, принятой за условный опорный (нулевой) уровень.

Ответ: реальная чувствительность данного приемника равна —87 дб отно­

сительно уровня в 1 мет. Это значит, что реальная чувствительность данного приемника выше 1 мет в 500 миллионов раз, или на 87 дб.

226

При согласовании антенны с приемником мощность сигнала на его входе связана с напряжением сигнала следующей зави­ симостью:

Обычно оно равно волновому сопротивлению фидера, соединяюще­

В процессе измерения предельной и реальной чувствительности приемника уровень его выходных шумов устанавливают (ручной регулировкой усиления) равным 25—50% амплитуды рабочего сигнала.

Рабочим сигналом называется видеоимпульс от сопровождае­ мой цели. Его амплитуда должна обеспечивать нормальную работу индикатора, следящей системы или другого устройства.

Если в приемнике имеется система автоматической регулировки усиления, то при измерении его чувствительности она должна быть выключена.

§ 4. УСИЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

1. Особенности усилителей низкой частоты

Усилители низкой частоты (УНЧ) предназначены для усиления колебаний звукового спектра. Область их применения не ограничи­ вается радиоприемниками. Они широко используются в качестве самостоятельных устройств различного назначения.

В приемнике УНЧ обычно состоит из двух или трех каскадов. Значительно реже применяются многокаскадные УНЧ.

Оконечный каскад УНЧ часто называют усилителем мощности или выходным каскадом. Его назначение заключается в выделении необходимой мощности звукового сигнала на полезной нагрузке. Ламповый оконечный каскад обычно бывает трансформаторным. Транзисторные оконечные каскады бывают трансформаторные и бестрансформаторные.

223

Ламповые каскады предварительного усиления часто называют усилителями напряжения. Предварительные каскады на транзи­ сторах так называют редко, хотя в большинстве случаев они усили­ вают не только мощность сигнала, но и его напряжение.

В предварительных каскадах нагрузкой усилительного прибора может быть резистор, трансформатор или дроссель. Наиболее ши­ рокое применение получили резисторные каскады, а наименьшее дроссельные. Трансформаторные каскады предварительного усиле­ ния применяются в основном на транзисторах.

Необходимая полоса пропускания УНЧ зависит от его назначе­ ния. В радиовещательном приемнике для высококачественного вос­ произведения симфонической музыки она должна быть примерно от 30—50 гц до 10—15 кгц. Если же приемник предназначен толь­ ко для приема речи (войсковые приемники связи с амплитудной модуляцией), то для полной разборчивости слов достаточно иметь полосу пропускания от 300 гц до 3 кгц. При слуховом приеме теле­ графных сигналов полоса пропускания УНЧ может быть еще меньше.

Коэффициент нелинейных искажений в УНЧ радиовещательных приемников может быть до 5—10%, а в приемниках войсковой ра­ диосвязи до 10—20%.

Источником реального входного сигнала для усилителя напря­ жения низкой частоты приемника является детекторный каскад. Источником испытательного сигнала обычно служит звуковой ге­ нератор.

2. Резисторный усилитель на триоде

а) С х е м а и ф и з и ч е с к и е п р о ц е с с ы Схема резисторного (реостатного) усилительного каскада на

триоде является простейшей и самой распространенной. Она изо-

1аи

229