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

он включен. Тогда вклад выходной цепи в результирующий отсчет составляет (Mi-Mo)[di/ld2 и эквивалентный ток насыщенного диода /экв, отнесенный ко входу,

/э1<в= Af, Af, d- i

Для вычислений коэффициента шума F можно снова использовать (4.16).

В этих рассуждениях предполагалось, что выходная емкость исследуемого каскада не изменяется при выключении последнего. Если это не выполняется, необходимо подстраивать выходную цепь после каждой операции.

Если источник шума прокалиброван в значениях шумовой температуры Tg, как в случае многих источников шума диапазона СВЧ, коэффициент шума приемника измеряется следуюш.им образом. Пусть при шумовой температуре источника Tsi выходной прибор показывает Mi, а температуре Tsz соответствует отсчет Ма. Тогда

J=Iii+J или Гп,=--- . (4.18)

Mz Tz-\-]T Ml -Ml

где Тпа - эквивалентная шумовая температура усилителя.

Следовательно,

Р={Тгга + То)/То, (4.19)

где То - стандартная температура (290 °К).

Можно измерить коэффициент шума Fi собственно усилительного каскада, если предварительно вычислить его номинальный коэффициент усиления Сщ при той конкретной входной цепи, которая используется при измерении коэффициента шума. Далее следует определить коэффициент шума F комбинации усилительный каскад + приемник и коэффициент шума Рг одного ирием-ника. Необходимо проследить, чтобы эти последние измерения выполнялись при одной и той же связи со входом приемника, т. е. в режиме согласования на входе. Используя формулу Фрииса, имеем:

f=f i-f (fz-1)/Сн1 или Pi=F-{Pz-\)lGnu (4.20) откуда шумовое число Mj каскада

-(1/G .)-

(4.20а)



Для обычных измерений коэффициента шума на частотах выше 30 Мгц рекомендуется применять измерители, выпускаемые промышленностью. Только в тех случаях, когда желательна повышенная точность, имеет смысл строить специальную аппаратуру.

При шумовых измерениях на СВЧ возникает дополнительная трудность, заключающаяся в том, что исследуемый каскад, предварительный усилитель (если используется) и смеситель реагируют не только на частоту сигнала ,f,- = fp-fo, но и на частоту зеркального канала fi = fp+fo. Выясним, как это сказывается на измерениях.

Пусть усилитель (предварительный усилитель-Ьсмеситель Ч-УПЧ) имеет номинальные коэффициенты усиления по мощности Ga И Ga нэ частотах соответственно сигнала и зеркального канала. Тепловой шум источника на входе предварительного усилителя дает в таком случае вклад в располагаемую выходную мощность шума усилителя, равный {Ga+Ga)kT.Mf. Если коэффициент щума Fa усилителя определен как

Р полная мощность щума на выходе

мощность щума на выходе, обусловленная источником

(4.21)

то в случае широкополосного источника шума это действительно измеренный коэффициент шума. Располагаемая мощность шума на выходе системы источник+уси-литель есть, следовательно, Fa{Ga+Ga.)kTAf, причем часть (Fa-I) (Ga + Ga)kT:/S!if обусловлена только самим усилителем.

Добавим теперь исследуемый каскад и обозначим символами Gi и Gl номинальные коэффициенты усиления на частотах сигнала и зеркального канала соответственно.

Если F - коэффициент шума системы в целом, измеренный с помощью широкополосного источника шума, то полная выходная мощность шума всей системы равна

Pnonn-=F{GiGa + GiGa)kT.Af. (4.22)

Проблема, которую мы хотим решить, - это выяснить узкополосные коэффициенты шума Fi и Fl исследуемого каскада, соответствующие частотам fi и



Известно, что

Puo.n = (Ffifi,-Ffi\G,)kTAf-i-* +( -1)(0 +0 )/гГД/. (4.23)

Объединяя два последних выражения, получаем

Мы можем настроить предварительный усилитель и смеситель таким образом, что Ga=Ga. Тогда (4.24) упрощается и принимает вид

Если далее предположить, что Fi=Fi, получаем

F=Fi+(F -l)/0,5(Gi+Gi), (4.25)

так что Fi можно определить, если измерены F, Fa, Gi и Gl. Кроме того, видно, что здесь справедлива формула Фрииса, в которой лишь произведена замена номинального коэффициента усиления каскада на средний номинальный коэффициент усиления (Gi-f Gi)/2.

Когда Малавия {29] выполнил такие измерения на СВЧ транзисторах при различных значениях Gi и Gl, он получил близкие значения Fi. Это показывает, что предположение Fi=Fi было в данном случае выполнено. Можно ожидать, что вывод справедлив для любой широкополосной входной цепи.

В. Шумовые измерения в импульсном режиме

Если измерения должны выполняться в таких режимах, где исследуемый прибор может быть выведен из строя или его параметры могут быть изменены за счет нагрева, эксперимент необходимо проводить в импульсном режиме при малой рассеиваемой средней мощности (рис. 4.10). Допустим, что на прибор подается ток Au{t), где u{t)-единичная ступенчатая функция. Тогда на-




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