www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Сигналы и спектры 

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 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 [ 92 ] 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358

Выразим N :

Nj = -кТ; deg; W = Klf. deg; W. (5.33)

Следовательно, эффективная шумовая температура линии равна

Г, deg; = -Г/. (5.34)

Поскольку G = 1/L, то

71 deg; = (L - l)Tg deg;. (5.35)

В качестве эталонной температуры выберем = 290 К. Тогда можем записать

ri deg; = (L-l)290K. (5.36)

С помощью уравнений (5.28) и (5.36) можем выразить шум-фактор для линии с потерями:

F = 1 + -=L. (5.37)

Если сеть является линией с потерями, такой что F = L и G = 1/L, то Nm в уравнении (5.29,в) приобретает следующий вид:

кГ deg; Г 1

кГо deg;. (5.38)

Отметим, что некоторые авторы используют параметр L для обозначения величины, обратной к введенному нами коэффициенту потерь. В таких случаях шум-фактор F= 1/L.

Пример 5.4. Линия с потерями

Линия с температурой Го deg; = 290 К проложена от источника с шумовой температурой Г, deg; = 1450 К. Мощность входного сигнала 5, равна 100 пиковатг (пВт), а ширина полосы сигнала W - 1 ГГц. Коэффициент потерь линии L = 2. Определите (8]Ж)ш, эффективную температуру линии Г/. deg;, мощность выходного сигнала Зм и (SNR) ,. Решение

N, = kT, deg;W= 1,38 X 10 Вт/КГц х 1450 К х ю Гц = = 2х10 Вт = 20 пВт

100 пВт

= (L - 1) 290 К = 290 К 5, 100 пВт

Используя уравнение (5.29), получаем следующее:

kT/W / О

кГо deg; =



2х10~ 1

:-Вт + - (4 X Ю-ЪВт = 12 пВт

(SNR)o = = 4,17 (6,2 дБ).

1/ пот

5.5.4. Суммарный шум-фактор и общая шумовая температура

Если две сети соединены последовательно, как показано на рис. 5.17, а, суммарный шум-фактор можно записать следующим образом:

общ - 1 +

F,-1

(5.39)

Здесь Gi - коэффициент усиления, связанный с сетью 1. Если последовательно соединены и сетей, выражение (5.39) приобретает следующий вид:

общ = 1 +

F2 -1 F3 -1

Gfii-Gn-

(5.40)

Можете ли вы, изучив уравнение (5.40), предположить, чем следует руководствоваться при проектировании входного каскада приемника (особенно первого каскада или первой пары каскадов)? На входе приемника сигнал более уязвим к дополнительному щуму; следовательно, первый каскад должен иметь максимально низкий шум-фактор Ft. Кроме того, поскольку шум-фактор каждого последующего каскада ослабляется на коэффициенты усиления предыдущих каскадов, это приводит к тому, что мы стремимся получить максимально возможный коэффициент G,. Одновременное получение максимально низкого F, и максимально высокого С, - задачи противоречивые; следовательно, всегда необходим некоторый компромисс.

Сеть1

Сеть 2

Питающая линия v- Усилитель


а) б)

Рис. 5.17. Сети, соединенные последовательно

Уравнения (5.40) и (5.28) можно объединить и выразить эффективную шумовую температуру последовательности п каскадов:

общ deg;- 1 deg; +

G, G1G2

+ ... + -

(5.41)

На рис. 5.17, б показана питающая линия, последовательно соединенная с усилителем; после этого обычно следует принимающая антенна. Используя уравнение (5.39) для нахождения Робщ подобной линии с потерями, можем записать следующее:

F = L + UF~l) = LF,

(5.42)



поскольку шум-фактор линии с потерями равен L, а коэффициент усиления линии - 1/L. По аналогии с уравнением (5.36) общую температуру можно записать следующим образом:

T=(LF- 1)290 К. (5.43)

Общую температуру канала и усилителя можно также записать иначе:

T deg; = (LF-l+L-L)290K =

= [(L-l) + L(F- 1)]290 К = (5.44)

5.5.4.1. Сравнение шум-фактора и шумовой температуры

Поскольку и шум-фактор F и эффективная шумовая температура 7 deg; характеризуют шумовые характеристики устройств, некоторые инженеры вынуждены выбирать одну из этих мер. В то же время оба параметра имеет четко определенную сферу деятельности . Для наземных приложений практически универсальным является шум-фактор F; здесь понятие ухудшения параметра SNR для источника с температурой 290 К имеет смысл, поскольку температура наземных источников обычно близка к 290 К. Значения наземных шум-факторов обычно принадлежат диапазону 1-10 дБ.

Для космических приложений более удобным критерием качества является параметр 7 deg;. Диапазон температур для коммерческих систем обычно находится между 30 и 150 К. Недостатком использования шум-факторов для подобных малошумящих сетей является то, что все получаемые значения близки к единице (0,5-1,5 дБ), что создает определенные затруднения при сравнении устройств. Для малошумящих приложений F (в децибелах) необходимо выражать с точностью до двух знаков после запятой, чтобы оно давало разрешение или точность, сравнимую с точностью, которую дает 7 deg;. Для приложений космической связи эталонная температура в 290 К не является настолько подходящей, как для наземных приложений. Если же использовать эффективную температуру, то для описания ухудшения никакой эталонной температуры не требуется (разве что абсолютный нуль К). Эффективная входная шумовая температура просто сравнивается с эффективной шумовой температурой источника. Вообще, приложения, в которых фигурируют малошумящие устройства, лучше описывать с помощью эффективной температуры, а не шум-фактора.

5.5.5. Эффективная температура системы

На рис. 5.18 представлена упрощенная схема принимающей системы, причем указаны те области (антенна, линия связи и предварительный усилитель), которые играют основную роль в ухудшении параметра SNR. Влияние предварительного усилителя уже обсуждалось ранее - оно заключается во введении в линию дополнительного шума. Также рассматривались потери в линии - сигнал поглощается при фиксированном уровне шума (если температура линии меньше (или равна) температуры источника). Оставшиеся источники ухудшения качества сигнала могут быть как естественными, так и искусственными. Естественные источники - это молнии, небесные источники радиоизлучения, атмосферные источники и тепловое излучение от земли и других физических структур. Искусственные - это излучение от автомобильных систем зажигания и других электрических приборов, а также радиопередача от других пользователей, использующих ту же полосу, что и приемник. Общий объем шума, вносимого перечисленными внешними источниками, можно описать как kTW, где Га , является



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 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 [ 92 ] 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358