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

температурой антенны. Антенна подобна линзе: вносимый ею шум определяется тем, на что смотрит антенна . Если антенна нацелена на прохладную область неба, вводится крайне малый объем теплового шума. Температура антенны - это мера эффективной температуры, проинтегрированной по всей поверхности антенны.

Антенна

Линии,

соединения,

Приемник


Рис. 5.18. Основные источники шума принимающей системы

Теперь мы можем определить температуру системы Ts deg;, сложив все вклады в шум системы (выраженные через эффективную температуру). Суммарное выражение выглядит следующим образом:

Ts deg; = Ta deg; + T,

(5.45)

Здесь Та deg; - температура антенны, а Товщ deg; - общая температура линии и предварительного усилителя. В уравнении (5.45) указаны два основных источника шума и интерференции, вызывающие ухудшение качества работы приемника. Один источник, описываемый слагаемым Г deg;, представляет ухудшение работоспособности, навязываемое внешним миром , проходящим через антенну. Второй источник, описываемый слагаемым Гобщ deg;, - это тепловой шум, вызванный движением элеетронов во всех проводниках. Поскольку температура системы Ts deg; - это новая суммарная температура, включающая и суммарную эффективную температуру линии и предварительного усилителя, может возникнуть вопрос: почему уравнение (5.45) не содержит тех же множителей последовательного уменьшения, что и в уравнении (5.41)? Мы предполагаем, что антенна не имеет диссипативных частей; ее коэффициент усиления, в отличие от усилителя или аттенюатора, может рассматриваться как коэффициент расширения спектра сигнала. Какая бы эффективная температура не вводилась при проходе через антенну, это не зависит от самой антенны; антенна представляет шум источника (или температуру источника) на входе линии.

Используя уравнение (5.44), мы можем модифицировать уравнение (5.45) следующим образом:

= Гл deg; + {L- 1)290 К + L(F - 1)290 К = = Tf, deg; + {LF- 1)290 К.

(5.46)

(5.47)

Если LF выражено в децибелах, мы должны вначале изменить его размерность, и Ts deg; приобретет следующий вид:



Г/ = Гл deg; + (10- -1)290 К.

Уравнения (5.10), (5.11) и (5.45)-(5.47) описывают мощность приемника и температуру системы Г соответственно. Оба параметра касаются выхода принимающей антенны, являются популярными и предпочитаются разработчиками системы и антенны, а также работающими на передающем конце линии связи. Разработчиками приемников часто используются другие параметры, которые представлены принятой мощностью Р/ и температурой системы Ts, касающихся входа приемника. Если учесть, что антенна и приемник связаны линией с потерями, то отношение Р и Р/ (также, как и и Ts) равно шум-фактору линии L Т.е. Ts = LTsn Pr = LP/. Отметим, что отношение мощности приемника к температуре системы, параметр сигнал/шум конструкции приемник-система, является одинаковым для обеих пар параметров. Это так, поскольку PJTs = LPjLTs.

Пример 5.5. Шум-фактор и температура шума

На входе приемника, показанном на рис. 5.19, а, шум-фактор равен 10 дБ, усиление равно 80 дБ, а ширина полосы - 6 МГц. Мощность сигнала на входе 5, равна 10 Вт. Допустим, что потери в линии отсутствуют и температура антенны равна 150 К. Найдите Гд deg;, Ts deg;, AU, (SNR)m и (SNR).

r;=l50K \; S,= 10-11 Вт

Входной каскад приемника

Р=10дБ С=80дБ 1У=6МГц

Выход I предварителы обнаружения

Потерями в линии пренебрегаем а)

г; = 15ок sry

S,= 10-11 Вт Y

Предварительный усилитель

Приемник

Р1=ЗдБ Gi = 13 дБ 1У=6МГц

Fa = 10 дБ G2 = 80 дБ W= 6 МГц

Выход едварителы наружения

i пред обна

Потерями в линии пренебрегаем б)

Рис. 5 19. Улучшение входного каскада приемника за счет малошумя-щего предварительного усилителя

Решение

Вначале преобразуем все значения в децибелах в размерные величины:

Tr deg; = (F- 1)290 к = 2610 к. Использование уравнения (5.46) при L = 1 для малошумящей линии дает следующее:

Г/ = Тл deg; + Tr deg; = 150 к + 2610 к = 2760 к, Afou, = GkT + GkTkW= GkTs deg;W =

= 10* X 1,38 X 10 X 6 X 10150 к + 2610 к) =

= 1,2 мкВт (вклад от источника) + 21,6 мкВт (вклад от входного каскада) = 22,8 мкВт,



с 10

с 10* X 10 (SNR), , == . = 43,9 (16,4 дБ).

Лоц, 22,8x10

Заметим, что в приведенном примере шум усилителя значительно больше шума источника и является основной причиной ухудшения параметра SNR.

Пример 5.6. Улучшение параметра SNR с помощью малошумящего предварительного усилителя

Используйте предварительный усилитель, как показано на рис. 5.19, б, с шум-фактором 3 дБ, усилением 13 дБ и шириной полосы 6 МГц для улучшения SNR приемника, описанного в примере 5.5. Определите Гобш deg; объединения предварительного усилителя и приемника. Найдите Г/, Гобт, Nm и (SNR) laquo;,t. Потери в линии будем считать нулевыми. Решение

Как и ранее, вначале все значения, выраженные в децибелах, приводятся к размерному виду:

Г 1 deg; = (Fi - 1)290 К = 290 К, 7 к2 deg; = (2 - 1)290 К = 2610 К,

W = 7- laquo;i deg; + = 290K+ = 420,5K,

deg; = Гд deg; + Гобщ deg; = 150 К + 420,5 К = 570,5 К ,

.бш = 1 + ТГ = 2 + : = 2,5 (4 дБ),

Afom = GkTa deg;W+ СкГо5щ deg;= GkTs deg;W =

= 20 X 10* X 1,38 X 10 X 6 X 10150 К + 420,5 К) =

= 24,8 мкВт (вклад источника) 4- 69,6 мкВт (вклад входного каскада) = 94,4 мкВт,

Итак, при добавлении предварительного усилителя выходной шум увеличивается (с 22,8 мкВт в примере 5.5) до 94,4 мкВт. И все же, несмотря на увеличение мощности шума, более низкая температура системы приводит к улучшению параметра SNR на 6,9 дБ (с 16,4 дБ в примере 5.5 до 23,3 дБ в данном примере). Цена, которую мы платим за это улучшение, - необходимость улучшения Fo6m на 6 дБ (с 10 дБ в примере 5.5 до 4 дБ в данном примере).

Нежелательный шум частично вносится посредством антенны {кТ deg;Щ и частично генерируется внутренне в входном каскаде приемника (кГо5щ deg;И0. Суммарное улучшение системы, который может дать проектирование входного каскада, зависит от того, какая часть общего шума вносится входным каскадом. Из примера 5.5 мы видели, что входной каскад вносит большую часть шума. Следовательно, как было сделано в примере 5.6, использование малошумящего предварительного



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