6.2Требования по превышению уровня сигнала над уровнем шума

Сигналы, принимаемые со спутника, очень малы, и их уровень соизмерим с уровнем естественных атмосферных шумов и помех, которые вместе с сигналом, попадая на вход малошумящего предварительного усилителя, также усиливаются. Но полезные сигналы должны усиливаться в большей степени, и основное назначение этого усилителя — обеспечить усиление и значительное превышение полезных сигналов над уровнем шума. Необходимый уровень сигнала для передачи во внутренний блок (в спутниковый телевизионный ресивер) можно получить и другим способом, например, если усиливать уже преобразованные сигналы, т. е. сигналы ПЧ. Однако такой усилитель неизбежно усиливает и шумы, появляющиеся на его входе вместе с шумами смесителя и вместе с собственными шумами, и он не может изменить отношение сигнал /шум в лучшую сторону.

Улучшать отношение сигнал / шум внешнего блока приемного устройства всегда желательно. Этого можно добиться, применяя антенны больших размеров. Однако качественная большая параболоидная антенна довольно дорога, а с другой стороны, из-за большой парусности нужно решать сложные статические задачи по ее креплению. Поэтому применяют небольшие антенны, а отношение сигнал /шум увеличивают за счет предварительного малошумящего усилителя, который повышает добротность приемной системы в целом.

Из рис. 6.2 видно, что внешний блок приемного устройства без малошумящего предварительного усилителя имеет самый высокий уровень шума, поэтому в системах приема со спутников подобные приемные устройства практического применения не находят. Их применение возможно там, где достаточно высокий уровень плотности потока мощности.

6.3Способы минимизации коэффициента шума

Известно, что наряду с прочими факторами, уровень шума усилителя зависит от степени согласования его входного сигнала с сопротивлением источника сигнала. При этом входное сопротивление первого каскада малошумящего усилителя во многих случаях отличается от сопротивления источника сигнала, что приводит к частичному отражению сигнала от входа. Однако здесь это не особенно важно, хотя и стремятся получить минимальные отражения, используя согласующие элементы. В качестве их широко применяются реактивные элементы: катушки индуктивности и конденсаторы, которые образуют цепи без потерь, а они, как известно, не являются источником шума. Индуктивности и емкости в усилителях СВЧ реализуются в основном на микрополосковых линиях (МПЛ), для чего используются отдельные участки МПЛ и параллельные отрезки с открытыми концами.

Входное сопротивление каскада усилителя СВЧ, работающего в режиме минимального шума, и входное сопротивление каскада, работающего в режиме максимального усиления, тоже не совпадают, но для первого каскада принимается во внимание и устанавливается только режим минимального шума, хотя необходимо отметить, что различие при настройке на минимальный уровень шума и максимальное усиление незначительное. Например, в усилителях на транзисторах CFY18 (изготовитель фирма SIEMENS) с толщиной затвора 1,0 мкм при настройке всех каскадов усилителя на максимальный коэффициент усиления общий коэффициент шума не превышает 1,0 дБ. Однако для первого каскада значение имеют и десятые доли децибел.