Главная  Носители тока 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74


лосы частот будет передана в линию. (Такие стандартные тепловые источники шума производятся промышленностью.) Имея подобный источник шума, можно менять шумовую мощность либо с помощью изменения температуры Т, либо с помощью аттенюатора, помещаемого между источником и линией (рис. 4.1). Пусть источник шума представляет собой сопротивление R, находящееся при температуре и согласованпое с аттенюатором. Если обозначить через L коэффициент передачи аттенюатора по мощности, то вклад источника шума в располагаемую шумовую мощность на выходе аттенюатора составит LkTiAf. , г.

Рис. 4.1. Резистор с температу-

Одиако аттенюатор и в1 иоченный последова-

сам генерирует тепловой тельно с аттенюатором, имею-шум. Если температура щим температуру Tj.

аттенюатора также равна Ti,

то. общая располагаемая шумовая мощность равна, как и ранее, kTihf, так что вклад аттенюатора в располагаемую шумовую мощность на выходе должен составлять (1-L)kTfAf. Если же температура сопротивления источника R поддерживается равной Ti, а температура аттенюатора равна Tz, то

Fpacn=Lm/-f il-L)kTzM. (4.2)

Таким образом, Ррасп может варьироваться между kTiAf и kTzAf изменением коэффициента передачи аттенюатора.

Этот результат носит общий характер, так как всегда можно приписать эквивалентную шумовую температуру TsKBs произвольному ИСТОЧНИКУ шума. Если стандартный источник шума обеспечивает в узком интервале частот А/ располагаемую шумовую мощность Ppacns, тогда его эквивалентная шумовая температура Гоквя может быть определена из соотношения

pacn.s

= кТквМ (4.3)

Следовательно, если источник согласован с аттенюатором, имеющим температуру Гат и коэффициент передачи по мощности Ь, то располагаемая шумовая мощ-



йоть всей цепи равна

Рр,сп = Ь'еГзкв.Д/ + (1 - ) ахА/ - ГаквА/. (4.4)

так что эквивалентная шумовая температура Гэкв составляет

Гэ.<в = Гэ в S+ (1--) Гат (4.4а)

и при изменении L может принимать любое значение между TsKBs (для L=l) и Гат (для L=0).

Б. Шумовые диоды

Известно, что источник шума вакуумного диода, работающего в режиме насыщения при анодном токе Id, может быть представлен в узком интервале частот Д/ в виде генератора тока Yf-, включенного параллельно диоду, где

¥ = 2qIAf, (4.5)

а q - абсолютная величина заряда электрона. Изменяя анодный ток Id, можно регулировать уровень шума в широких пределах.

В шумовом диоде имеется три источника погрешности.

Влияние времени пролета электронов. На очень высоких частотах шум, генерируемый диодом, уменьшается из-за влияния времени пролета электронов. Однако на частотах ниже 300 Мгц данная погрешность относительно мала, и ею можно пренебречь. Это очень существенно для диодов с коаксиальными выводами, работающих в диапазоне сверхвысоких частот.

Влияние последовательного резонанса. Наличие у диода индуктивностей выводов и собственной емкости

Рис. 4.2. Эквивалентные схемы шумового диода:

а-высокочасготная; б-широкополосного источника шума, согласованного с линией передачи.



ведет к тому, Что шумовой ток короткого замыКйний на внешних зажимах диода отличается от тока идеального

шумового источника y2qIAf.

Из эквивалентной схемы диода^(рис. 4.2) видно, что шумовой ток короткого замыкания на внешних зажимах равен l/29/rfA (l - cBLC)-. Следовательно, на высоких

частотах диод, работающий в режиме насыщения при токе Id, эквивалентен шумовому диоду с анодным током Id, где

/а 1а

(4.6)

а fo - частота последовательного резонанса, определяемая соотношением

(2/ )UC=l. . . (4.6а)

Для L= 10- гн и C=i2 пф резонансная частота равна 1200 Мгц, и ошибка на 300 Мгц составляет около 14%. Так как ошибка быстро увеличивается с ростом частоты, следует добиваться возможно меньших значений индук-тивностей выводов. В диоде К81А фирмы Philips (Ашре-гех) это достигнуто использованием нескольких коротких выводов как для анода, так и для одного из концов нити накала. При тщательном конструировании диода и всего устройства шумовые диоды могут использоваться без существенных погрешностей вплоть до частоты порядка 400 Мгц, начиная с которой усилительные каскады уже нельзя считать цепями с сосредоточенными постоянными.

Фликкер-эффект. На частотах ниже нескольких сотен герц шум диода начинает увеличиваться с понижением частоты. Это приращение, которое называется фликкер-шумом, пропорционально квадрату тока, тогда как дробовой шум пропорционален току в первой степени. Следовательно, с помощью графика выходной мощности шума диода как функции его тока легко проверить, источником какого шума является шумовой диод: дробового или фликкер-шума, и таким образом определить нижнюю границу его частотного диапазона.

Во многих случаях желателен широкополосный источник шума, подсоединенный к линии передачи или кабелю. Этого можно достичь, нагружая кабель на импеданс, равный его волновому сопротивлению Zo, и




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74