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

подключая к другому концу диод, работающий в режиме насыщения (рис. 4.2,6). Если температура источника поддерживается равной эталонной (опорной) температуре То, то располагаемая шумовая мощность в узком интервале частот Л/ равна

Ppcn=kTbM + 0,5qIdZoM (4.7)

и может регулироваться в широких пределах изменением тока Id.

На высоких частотах собственная емкость диода увеличивает рассогласование на диодном конце кабеля, и это служит причиной погрешностей при измерении коэффициента щума, когда кабель не согласован со входом. Вычисления [10] показывают, что для .coCZoO,25 максимальная ошибка не должна превышать ±1 дб. Для С = = 2 пф и Zo=300 ом это соответствует частоте 70 Мгц.

Ошибка может быть уменьшена, если последовательно с сопротивлением кабеля Zo подключить небольшую индуктивность L=0,5CZo (параллельная коррекция). Это расширяет область рабочих частот приблизительно в два раза. При С = 2 пф и Zo=300 ом получим L== = 0,1 мкгн.

Другой способ уменьщения рассогласования состоит в использовании симметричного диодного шумового генератора с балансным включением. Это расширяет рабочую область частот шумового диода в два раза, так как ровно вдвое снижается емкость, шунтирующая линию.

Посредством двух симметрично расположенных ирздук-тивностей L =0,125CZ, включенных последовательно

с Zo, можно расширить рабочий диапазон шумового диода еще в два раза (параллельная коррекция). Следует, конечно, иметь в виду, что рабочий диапазон такого широкополосного шумового диода может быть увеличен выбором кабеля с меньшим волновым сопротивлением Zo. Однако рано или поздно мы приходим к частотам, на которых становится существенным приближение к последовательному резонансу. Поэтому данный метод не приносит особой пользы на частотах выше 300-400 Мгц.

На более высоких частотах можно использовать диоды коаксиальной конструкции. Пусть диод имеет катод радиусом Гс и анод радиусом Га. Тогда волновое сопротивление диода равно

Zo=138 Ig (rjrc) [ом]. (4.8)



Один конец диода коаксиальной конструкции согласовывается с линией передачи, а другой нагружается на импеданс, равный волновому сопротивлению Zo. Располагаемая шумовая мощность при протекании через диод тока Id равна

-L{2qIdFlAf)Z,H, (4.9)

где F - коэффициент, учитывающий влияние времени

пролета, вычисленный Шпенке [27], и Н - коэффициент ослабления, обусловленный последовательным сопротивлением нити накала. Анализ 110] показывает, что

Я=Р-ехр(-aLo)]/aLo, (4.9а)

где а - коэффициент поглощения мощности в коаксиальном диоде, а Lo - его длина. Наконец, коэффициент 1/4 отражает то обстоятельство, что в линию поступает только половина шумового тока, поскольку другая половина замыкается через оконечное устройство.

Нагретая нить накала генерирует тепловой шум, который также необходимо учитывать. Следовательно, используя (4.2) и принимая во внимание коэффициент потерь L = exp(-aLo), приходим к выражению

Pp&cnt=-kToAf ехр (-aLo) +

+ kTfAfil-exp (-aLo)], (4.10)

где Tf - температура нити накала. Таким образом, полная мощность шума составляет Ppacnd+Ppacnt-

В. Газоразрядные источники шума

Плазма, образующаяся при газовом разряде, ведет себя как проводник электричества, нагретый до высокой температуры (в положительном столбе разряда Ге- 10000-30 ООО'°К). Поэтому разряд в газе общеизвестен как источник шума, обладающий повышенной эквивалентной температурой.

Удобная конструкция такого источника шума показана на рис. 4.3,G. Газоразрядная трубка монтируется в волноводе, в котором возбуждается волна типа ТЕа. Вектор электрического поля составляет угол ф~80 с осью трубки. Это обусловлено тремя соображениями. Во-первых, разряд сопровождается небольшим количест-



BOM избыточного шума. Если - избыточный шумовой ток разряда, его компонента в направлении вектора электрического поля имеет средний квадрат, равный рсозф. Эта компонента очень мала, если угол ф близок к 90°. Во-вторых, не совсем правильно предполагать, что проводимость вдоль оси создает тепловой шум с электронной температурой Те. Скорее уже именно проводи-

Рис. 4.3. Газоразрядный источник шума в волноводе ( ) и в двухпроводной линии на более низких частотах (б).

мость, перпендикулярная оси трубки, обладает таким свойством (см. § 5.1). В-третьих, источник шума всегда надлежащим образом согласован с волноводом.

Для хорошей работы источника шума можно посоветовать нагрузить один конец волновода на его волновое сопротивление Zo. Такая конструкция обеспечивает почти идеальное согласование в широком диапазоне рабочих условий. Так как коэффициент передачи L такого газоразрядного источника близок к единице, из (4.2) следует, что располагаеь}ая мощность шума равна

Ррасп=/гГеД/. (4.11)

Главное достоинство данного источника шума состоит в том, что Те, а следовательно, и Ярасп практически пе зависит от рабочих условий. После того как источник шума прокалиброван, он сохраняет свои- свойства в течение длительного времени. Кроме того, располагаемая мощность изменяется очень мало от одного экземпляра трубки к другому.

Другая конструкция, полезная на более низких частотах, показана на рис. 4 3,6. Здесь газоразрядная трубка снабжена двумя внешними кольцевыми зондами, кото-

Здесь имеется в виду дробоуой шум. (Прим. перев.)




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