ВНУТРЕННИЕ ШУМЫ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ
Задание по расчету шумовых характеристик РПрУ
Варианты 1, 2
К входу приёмника подключён эквивалент согласованной антенны. Мощность шума приемника на выходе линейной части Р Ш.ВЫХ (суммарная мощность собственного шума приемника и шумов эквивалента антенны). Определите приведенный к входу собственный шум приемника, если известна шумовая полоса Δ F Ш и коэффициент передачи по мощности КР линейного тракта.
Таблица 1
| № варианта |  ,
Вт
|  ,
МГц
|  ,
дБ
|
| |||
|
Варианты 3, 4
Приемник согласован с генератором сигналов, подмоченным к его входу. Коэффициент шума приемника Ш. Определите спектральную плотность собственного шума, приведенного ко входу приемника, и шумовую температуру приемника.
Таблица 2
| № варианта | Ш |
Варианты 5, 6
Приёмник согласован с генератором сигналов, подключенным к его входу. Найдите отношение P С/ Р Ш, на выходе преселектора приемника, если мощность сигнала, подводимая от антенны к входу приемника Р С ВХ, шумовая полоса преселектора Δ F Ш коэффициент шума преселектора Ш.
Таблица 3
| № варианта | Р С ВХ, Вт | Δ F Ш, МГц | Ш |
| 1.4 | ||
|
Варианты 7, 8
Приемник с шумовой температурой Т Ш, и шумовой полосой Δ F Ш согласован с антенной, имеющей шумовую температуру Т Ш. Определите чувствительность приемника, если задан коэффициент различимости D.
Таблица 4
| № варианта | Т Ш, К | Т А, К | Δ F Ш, МГц | D |
Варианты 9, 10
Определите коэффициент шума преселектора приемника, состоящего из входной цепи и УРЧ, если коэффициент передачи входной цепи по мощности равен КР, а коэффициент шума УРЧ − Ш.
Таблица 5
| № варианта | КР, дБ | Ш |
| − 0.45 | 1.2 | |
| − 0.6 |
1.2. Методические указания по выполнению задач раздела
«Внутренние шумы РПрУ»
Шумовые помехи
Шумовые помехи радиоприемному устройству можно разделить на два вида: внешние и внутренние.
Внешние шумовые помехи воспринимаются приемной антенной из части пространства, определяемой диаграммой направленности антенны, и обусловлены тепловым движением зарядов в атмосфере Земли, на ее поверхности и в космическом пространстве. Этот вид помех создает шумы антенны и оценивается величиной мощности Р ША, рассеиваемой на входной проводимости приемника.
Внутренние шумовые помехи обусловлены активными проводимостями приемника, его усилительными приборами. Эти шумы характеризуются мощностью Р Ш СОБ рассеиваемой на нагрузке линейной часта РПрУ (на выходе УПЧ), Часто внутренние шумы пересчитываются к входу приемника и рассматриваются как результат действия некоего шумового генератора, подключенного к входу приемника. При этом приемник полагается нешумящим. Мощность шума Р 'Ш СОБ, пересчитанная к входу приемника, рассчитывается по формуле
,
где Р 'Ш СОБ − внутренние шумы на выходе линейной части РПрУ, КР − коэффициент передачи по мощности линейной части приемника.
Внешние и внутренние шумовые помехи некоррелированы, поэтому мощность результирующего шума на входе приемника определяется как
.
Шумовые помехи обычно приводятся к единому эквиваленту — белому шуму, спектральная плотность мощности которого постоянна во всей полосе частот (под спектральной плотностью N 0 понимается мощность, приходящаяся на единичную полосу, величина N 0 имеет размерность Вт/Гц).
Шумы антенн
При оценке шума антенны отвлекаются от физических причин, вызывающих этот шум, и считает его тепловым шумом резистора, сопротивление которого равно сопротивлению излучения приемной антенны.
Если антенна согласована с входом приемника, то мощность шума Р Ш А, рассеиваемая на входной проводимости приемника, рассчитывается по формуле
,
где К − постоянная Больцмана, К = 1,37×10-23 Дж/гр,
Т А − шумовая температура антенны, выраженная в градусах по Кельвину,
Δ F Ш − шумовая полоса линейного тракта приемника, Гц.
Под шумовой температурой антенны Т А понимают такую температуру, до которой нужно нагреть сопротивление резистора, по величине равного сопротивлению излучения антенны, чтобы шум резистора стал равным шуму реальной антенны. Под шумовой полосой четырехполюсника Δ F Ш понимают полосу пропускания идеализированного четырехполюсника с прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой, у которого мощность шумов на выходе равна мощности шумов на выходе реального четырехполюсника.
Если к входу приемника подсоединен эквивалент согласованной антенны, то мощность шумов эквивалента антенны, рассеиваемая на входной проводимости приемника, рассчитывается, как
,
где Т 0 − температура окружающей среды (за стандартную температуру обычно принимают (Т 0=300 К).
При оценке шумовых свойств РПрУ одним из основных показателей уровня собственных шумов приемника является коэффициент шума Ш.
Коэффициент шума
Коэффициент шума Ш показывает степень ухудшения отношения сигнал-шум на выходе линейкой части приемника по сравнению о этим же отношением на входе. т.е.
.
Учитывая, что мощность РШ ВЫХ содержит две составляющие — усиленную в РР раз мощность Р Ш А и мощность Р Ш СОБ собственного шума линейной части приемника, можно показать, что мощность собственных шумов приемника, приведенная к его входу, Р̀̀ ШСОБ (при согласованной антенне)
,
а спектральная мощность этих шумов
,
где Т 0 − температура окружающей среды.
Величину Т 0 (Ш – 1) называют шумовой температуройприемника и обозначают через Т Ш.
При последовательном включении каскадов результирующий коэффициент шума такого устройства, Ш Σ, может быть выражен через коэффициент шума Шi каждого из каскадов и их коэффициенты передачи по мощности КР i
Выражение для Ш Σ справедливо в предположении, что каждый предыдущий каскад согласован с последующим и полоса пропускания последующих каскадов не больше полосы пропускания предыдущих.
Когда один из последовательно соединенных каскадов представляет собой пассивный четырехполюсник, например, входную цепь, то следует помнить, что коэффициент шума Шi этого четырехполюсника, согласованного с источником сигнала, и коэффициент передачи его по мощности КРi связан соотношением
.
Располагая данными о коэффициенте шума приемника, можно определить его чувствительность.
Реальная чувствительность приемника
Чувствительность радиоприемника характеризуется наименьшей входной мощностью сигнала Р СВХ, при которой на выходе линейной части приемника реализуется заданное отношение сигнал/шум 
. Величина D называется коэффициентом различимости и в каждом конкретном случае зависит от типа сообщения, вида сигнала, метода обработки сигнала и способа определения ошибок воспроизводимого сообщения.
Формула для определения чувствительности приемника записывается в виде
,
где Т А − шумовая температура антенны,
Δ F Ш − шумовая полоса приемника,
Ш − коэффициент шума приемника.
2. ВХОДНЫЕ ЦЕПИ РАДИОПРИЁМНЫХ УСТРОЙСТВ (ВЦ)
