Основы измерения коэффициента шума в радиочастотном и микроволновом диапазонах

Современные радиоприёмные системы часто должны обрабатывать очень слабые сигналы, однако шумы, вносимые компонентами системы, стремятся замаскировать эти слабые сигналы. Чувствительность, коэффициент битовых ошибок (BER) и коэффициент шума представляют параметры системы, которые характеризуют её способность обрабатывать сигналы низкого уровня. Среди этих параметров коэффициент шума является уникальным, поскольку он позволяет характеризовать не только систему в целом, но и её компоненты, такие как предусилитель, смеситель и усилитель ПЧ. Управляя коэффициентом шума и коэффициентом передачи компонентов системы, разработчик тем самым непосредственно управляет коэффициентом шума всей системы. Когда коэффициент шума известен, зная полосу пропускания, легко оценить чувствительность системы. Коэффициент шума часто является ключевым параметром, который отличает одну систему от другой, один усилитель от другого и один транзистор от другого. Такое широко распространённое применение характеристик коэффициента шума означает, что во взаимоотношениях между поставщиком и покупателем изделий очень важны измерения с высокой точностью и повторяемостью.

Измерение шумовых свойств цепей необходимо для того, чтобы минимизировать проблему шума в приёмных системах. Один из способов преодоления этой проблемы сделать слабый сигнал сильным. Это можно выполнить путём увеличения мощности сигнала, передаваемого в направлении приёмника, или путём увеличения уровня мощности, захватываемого приёмной антенной, например, увеличением апертуры антенны. Увеличение коэффициента усиления антенны, что обычно связано с увеличением её размеров, и увеличение мощности передатчика в конечном счёте ограничиваются правительственными регламентами, техническими или экономическими соображениями. Другой способ состоит в снижении уровня шума, создаваемого внутри узлов приёмника. Измерение уровня шума является ключом, дающим уверенность в том, что добавочный шум минимален. Когда шум соединяется с сигналом, компоненты приёмника уже не могут отделить шум в полосе частот сигнала от его полезной части. Сигнал и шум подвергаются обработке вместе. Последующее увеличение уровня сигнала, например, с помощью усиления, настолько же увеличит и уровень шума.

Данные заметки по применению являются частью серии статей, посвящённых измерению шума. Многое из того, что здесь обсуждается, представляет либо материал общего характера для большинства измерений коэффициента шума, либо учебный материал. Он должен оказаться полезным в качестве учебного пособия по измерениям коэффициента шума. Необходимость в точных, с высокой повторяемостью, и содержательных измерениях шума без сложных ручных измерений и вычислений привело к разработке приборов для измерения коэффициента шума с простым интерфейсом пользователя. Пользование этими приборами не требует высокой квалификации в области теории шума. Однако небольшой уровень подготовки может оказаться полезным для формирования уверенности и правильного понимания более сложной картины шумов в радиочастотных и микроволновых системах. Другая литература, содержащая дополнительные сведения об измерении коэффициента шума, указана в тексте этой брошюры номерами в квадратных скобках [ ], которые соответствуют номерам списка литературы, приведённым в разделе "Литература". Литература компании Keysight по этому вопросу и интернет ресурсы приведены далее в этих заметках по применению.

Содержание

1. Что такое коэффициент шума?

• Введение
• Важное значение шума в системах связи
• Источники шума
• Понятие коэффициента шума
• Коэффициент шума и шумовая температура

2. Шумовые характеристики двухпортовых цепей

• Коэффициент шума многокаскадных систем
• Коэффициент передачи и рассогласование
• Шумовые параметры
• Влияние ширины полосы

3. Измерение коэффициента шума

• Линейность мощности шума
• Источники шума
• Метод Y фактора
• Метод генератора сигналов с удвоением мощности
• Метод прямого измерения шума
• Коррекция коэффициента шума и коэффициента передачи
• Флуктуации
• Преобразователи частоты
• Потери
• Шумы гетеродина
• Просачивание сигнала гетеродина
• Нежелательные отклики
• Приборы для измерения коэффициента шума
• Анализаторы коэффициента шума
• Анализаторы сигналов/спектра
• Анализаторы цепей
• Установки для измерения шумовых параметров
• Измерители мощности и вольтметры истинного среднеквадратического значения

СКАЧАТЬ ПРОДОЛЖЕНИЕ СТАТЬИ

Возврат к списку