Приемно-передающие устройства радио­технических систем: Учебное пособие, страница 2

α_п — коэффициент потерь, учитывающий отличие обработки сигналов от оптимальной (α_п > 1).

Предельная чувствительность — определяетсямо­щностью полезного сигнала в антенне, при которой отношение сигнал/шум на выходе линейной части приемного канала оказы­вается равным единице:

где τ_с — длительность входного сигнала;

 - шумовая  полоса    пропускания    приемногоуст­ройства.

Пороговая чувствительность — определяется мощ­ностью полезного сигнала в антенне, при которой обеспечивается обнаружение сигнала с заданными вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги (D, F):

Требования к чувствительности  современных приемных   кана­лов составляют величину (10^-14..-10^-19) Вт.

В разд. 3 будет показано,   что   соотношения    для   Рсцред   и Рспор     справедливы для простых и сложных сигналов и не зависят от того, какой вид оптимальной обработки сигналов    (филь­тровой или корреляционный) реализован в приемном канале.

Таким образом, чувствительность приемного канала определяется спектральной плотностью шума N_o, пересчитанной на Г вход, его эквивалентной шумовой полосой также энергетическими потерями α_п при обработке сигналов.                           

Шумы,   учитываемые   при   расчете   чувствительности,   складываются из шумов антенны и 'внутренних шумов приемного канала и выражаются через шумовые температуры антенны Т_а иприем­ного канала Т_пр. В результате этого спектральная плотность шу­мов N_o определяется следующим соотношением  [2].

где к — постоянная Больцмана;

— относительные шумовые температуры антенны и приемного канала;

Т_о — стандартная температура, равная 290К.

Относительная шумовая температура приемного канала свя­зана с его коэффициентом шума простой зависимостью γ_пр = К_ш — 1, где К_ш — коэффициент шума.

Коэффициент шума показывает, во сколько раз номинальная мощность шумов на выходе четырехполюсника больше номиналь­ной мощности шумовисточника сигнала, пересчитанной на выход

где   - коэффициент усиления номинальной мощноcти   четырехполюсника.

Если четырехполюсник пассивный, то его  коэффициент  шума

Поскольку линейный тракт приемника представляет собойпо­следовательное соединение активных и пассивных четырехполюс­ников, то его коэффициент шума будет характеризовать шумо­вые свойства приемного устройства в целом  [2] :

Наряду с коэффициентом шума, шумовые свойства приемного устройства характеризуются мерой шума

Из этих выражений следует, что для уменьшения внутренних шумов (необходимо уменьшать уровень шумов первых каскадов (Кш) и повышать    их   коэффициент усиления   по    номинальной

мощности (Кр).

Шумы антенны складываются из шумов внутреннего и внеш­него происхождения. Уровень этих шумов ограничивает способ­ность приемной системы принимать слабые сигналы, т. е. ее чув­ствительность (рис. 1.3).

Внутренние шумы антенны обусловлены сопротивлением по­терь антенны и ее температурой, а внешние шумы определяются внешними электромагнитными излучениями.

Поскольку собственный и внешний шумы антенны статистиче­ски независимы, то шумы антенны можно характеризовать экви­валентной шумовой температурой антенны

где Т_а — температура антенны;

R_п — величина сопротивления потерь антенны;

Rv--0 сопротивление излучения антенны;

T_∑— эквивалентная шумовая температура антенны.

С учетом КПД антенны   можно записать

При расчете Т_∑ можно ограничиться тремя факторами, влия­ющими на уровень внешних шумов антенны:

1) электромагнитного излучения космического происхожде­ния (Т_к);

2)теплового  излучения окружающей среды   (Т_а);

3)  теплового излучения земли (Тз).

В соответствии с этим шумовую температуру сопротивления излучения можно определить, используя соотношение

Ориентировочный расчет шумовых температур неба и атмос­феры можно произвести по графику (рис. 1.3).

Величины Т_к и Т_атм зависят от ориентации диаграмм направ­ленности антенной системы в пространстве и от рабочей частоты радиотехнической системы.

Шумовая температура земли Т₃ определяется степенью излу­чения мощности антенны в сторону Земли. Обобщенная температура земли принимается равной 250К. Однако чаще всего прием теплового излучения земли осуществляется не через главный луч диаграммы, а" через ее боковые лепестки. Поэтому вводят коэф­фициент п. Современные остронаправленные антенны имеют ве­личину коэффициента .

 При воздействии на антенну, помимоперечисленных шумов естественного происхождения, преднамеренных шумовых помех ее относительная шумовая температура возрастает. За счет ис­пользования многоканальных адаптивных приемныхсистем мож­но существенно ослабить воздействие преднамеренных помех на приемный канал. Следует отметить, что возможности таких си­стем в значительной степени определяются интенсивностью шу­мов естественного происхождения, а также степенью корреляци­онных связей помеховых сигналов в каналах. Это подчеркивает: 1) актуальность обеcпечения высокойчувствительности приемных каналов, 2) их идентичности, а также 3) линейности в значительном динамическом диапазоне.Используя предыдущие соотношения, можно записать выражение для определения предельной чув­ствительности приемного канала.

В этом соотношении шумоваяполоса пропускания П_Ш опреде­ляется результирующей амплитудно-частотной характеристикой многокаскадного линейного тракта, форма которой близка к колоколообразной. На этом основании при практических расчетах шумовую полосу пропускания П_ш полагают равной полосе про­пускания линейного тракта По,7,. взятой на уровне 0,7 от макси­мального значения выходного напряжения.

Избирательность — способность приемного устройства выделять полезный сигнал из всей совокупности колебаний, на­веденных в антенне.

Выделение сигналов основывается, на использовании отличий их параметров от аналогичных параметров мешающих колеба­ний. Различают: пространственную, временную, амплитудную, час­тотную, фазовую, поляризационную избирательность. Чаще все­го требования к приемным каналамсвязывают с обеспечением их частотной избирательности.