Помехи в линейном тракте АСП-ЧРК. Собственные шумы в каналах и трактах ДСП. Общие принципы анализа линейных шумящих цепей, страница 2

(9.3)

где i = кб, кэ, эб; Ii, — постоянная составляющая тока между данными зажимами; е — заряд электрона.

Шумы в полевых транзисторах (ПТ) определяются так же, как для ламповых триодов.

Для анализа линейных шумящих цепей в общем случае необходимо выполнить следующие операции.

1.  Реальный шумящий элемент цепи заменяют нешумящим, соединенным эквивалентным шумовым генератором (рис. 9.1).

2.  Принимая во внимание, что цепь линейна, а шумовые генераторы являются источниками малого сигнала, полагают, что анализ подчинен законам теории линейных электрических цепей. При этом все шумовые генераторы пересчитывают в заданное  место цепи. Учитывая  взаимную зависимость или независимость шумов, осуществляют сложение всех шумов в этом сечении и находят суммарный шумовой ток (напряжение). В это же место пересчитывают и полезный сигнал.

3.  На основе расчета шума и полезного сигнала в нужном сечении подбирают оптимальную структуру цепи таким образом, чтобы обеспечить максимальное отношение сигнал/шум.

В частном случае, когда используется пассивная шумящая линейная электрическая цепь, она со стороны выбранных зажимов 1 — 1 может быть представлена в виде рис. 9.2, а, где Z_n — выходное сопротивление цепи со стороны зажимов 1 — 1, . Если, например, в качестве линейной электрической цепи рассматривается длинная линия (линия связи), согласованная на другом конце (сечение 2—2, рис. 9.2, б) на волновое сопротивление Zв, то эквивалентная шумовая схема линии связи на основании вышеизложенного имеет один и тот же вид независимо от длины линии. На основании эквивалентной схемы нетрудно показать, что, когда сопротивление

линии R_H равно Z_B, мощность шума, отдаваемая в нагрузку, максимальна, не зависит от величины Z_B и равна

(9.4)

Это справедливо не только для длинной линии, но и для любой согласованной пассивной цепи.

Для расчета и подбора оптимальной цепи прохождения сигнала приходится по многу раз (особенно для сложных схем) пересчитывать источники шума t и полезного сигнала в нужное сечение. Поэтому общий метод анализа шумящих цепей чаще применяется для сравнительно простых электрических схем.. Для оценки шумов сложных многокаскадных устройств целесообразно ввести обобщенную оценку шумов, которую называют коэффициентом шума.

Коэффициент шума любого устройства (четырехполюсника) Д_ш определяется одним из приводимых ниже выражений:

(9.5)

где ,  — мощность собственных шумов четырехполюсника, пересчитанная на выход или вход;  — мощность шума генератора сигнала, имеющего внутреннее сопротивление R_Г; K_M — коэффициент передачи четырехполюсника по мощности;  — полная мощность шумов (от генератора и четырехполюсника), пересчитанная на выход или вход.

Если устройство не вносит собственных шумов, то .  = 0 и Д_ш = 1. Реально Д_ш > 1. Из (9.5) Д_ш можно записать также в виде

Следовательно, Д_ш показывает, во сколько раз отношение сигнал/шум (ОСШ) на входе линейного устройства больше, чем ОСШ на выходе. Коэффициент шума как параметр имеет следующие преимущества:

1) удобен для характеристики линейных цепей любой сложности;

2) Д_ш легко определить экспериментально, притом имеются специальные измерительные приборы — измерители коэффициента шума;

3) удобен при расчете многокаскадных схем.

Определим коэффициент шума многокаскадной схемы (рис. 9.3), в которой имеется п каскадов, причем коэффициент шума  усиления по мощности каждого i-го каскада известны. Для определения результирующих  и

многокаскадной схемы пересчитываем шумы генератора и отдельных каскадов на выход. Тогда суммарная мощность шумов на выходе равна

Здесь мощность шума ,- отдельного i-го каскада, пересчитанная на его вход, в соответствии с (9.5) равна

где  — мощность шумов эквивалентного генератора сигнала, стоящего на входе i-го каскада (в схеме рис. 9.3 сопротивление , этого генератора равно выходному сопротивлению предшествующего (i— 1)-го каскада).