СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 88 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 ства, поэтому внесённые поправки могут использоваться во всех после- дующих измерениях, а на дисплее будет отображаться скорректирован- ное значение коэффициента шума. Все вычисления, необходимые для опреде- ления коэффициента передачи и скор- ректированного коэффициента шума, выполняются автоматически внутри системы. Флуктуации Шум может быть представлен как последовательность случайных собы- тий. В данном случае – электрических импульсов. Цель любого измерения шума состоит в нахождении его средне- го значения на выходе устройства. Это значение с соответствующими поправ- ками можно использовать для вычис- ления фактического коэффициента шума устройства. Теоретически опре- деление истинного среднего значения шума требует бесконечно долгих изме- рений, на практике оно выполняется в ограниченном интервале времени (см. рис. 8). Разница между измерен- ным и истинным средними значения- ми флуктуирует, что приводит к ухуд- шению повторяемости результатов. Для малых значений разброса деви- ация пропорциональна величине 1/ t. Поэтому при большем времени изме- рения результат будет лучше – при усреднении учитывается большее количество событий, и его результат оказывается ближе к истинному сред- нему значению. Разброс также пропор- ционален 1/ B. Более широкая поло- са измерения даст лучший результат усреднения, поскольку в широкой поло- се содержится больше шумовых собы- тий на единицу времени. Коэффициент шума рекомендуется измерять в макси- мально широкой полосе, которая, одна- ко, должна быть уже, чемшумовая поло- са тестируемого устройства. Преобразователи частоты Преобразователи частоты, такие как приёмники и смесители, обычно раз- рабатываются для преобразования частоты из высокочастотного (ВЧ) диапазона в диапазон промежуточных частот (ПЧ). Соотношения для коэф- фициента шума, обсуждаемые в дан- ной статье, применимы как к преоб- разователям частоты, так и к устрой- ствам без преобразования. Однако у этих устройств есть ряд дополни- тельных особенностей, которые могут влиять на измерения коэффициента шума. В дополнение к тестируемому устройству, которое само по себе явля- ется преобразователем частоты, изме- рительная система иногда использует смеситель для расширения диапазона частот измерения. Потери Усилители дают свойственное им усиление, тогда как пассивные смеси- тели дают потери. Все уравнения для коэффициента шума к ним примени- мы, однако линейные значения коэф- фициента передачи будут меньше еди- ницы. Одно из связанных с этим ослож- нений возникает при использовании уравнения коэффициента шума для каскадного включения: шумовой вклад второго каскада может быть основным (см. уравнение 2.2 в первой части ста- тьи). Другое осложнение возникает при использовании метода Y-фактора: пас- сивные смесители могут иметь малый Y-фактор вследствие высоких коэффи- циентов шума. Это может увеличить погрешность измерения. Для получе- ния более высокого Y-фактора можно использовать источники шума с высо- ким ENR. Шумы гетеродина Приёмники и смесители имеют локальный гетеродин (ГЕТ), сигнал которого может содержать шум. Пре- образовываясь в смесителе на проме- жуточную частоту, этот шум может вно- сить дополнительный вклад в коэффи- циент шума системы. Величина такого вклада может варьироваться в широких пределах в зависимости от типа сме- сителя и уровня шумов гетеродина. В системах с фиксированной часто- той гетеродина этот шум можно исклю- чить с помощью полосового фильтра, установленного на гетеродинном входе смесителя. Фильтр, подавляющий поме- хи на частотах f ГЕТ ± f ПЧ ; f ПЧ и f ВЧ и пропу- скающий сигнал с частотой f ГЕТ , исклю- чает этот шум. Могут также возникать помехи более высокого порядка пре- образования, вносящие свой вклад, если уровень шумов гетеродина очень высок. Для устранения шумов преобра- зования на гармониках частоты гетеро- дина можно использовать фильтр низ- ких частот. Просачивание сигнала гетеродина Остаточный сигнал гетероди- на может присутствовать на выходе ПЧ-смесителя или преобразователя. Этот сигнал обычно не имеет отноше- ния к шумовым характеристикам тести- руемого устройства и может считаться допустимым для конкретного случая. Когда измеряется коэффициент шума, сигнал гетеродина может перегружать измерительный прибор или создавать другие побочные продукты преобразо- вания. Такое возможно, когда измери- тельная система имеет на входе широ- кополосный усилитель или другие не защищённые фильтром цепи. Часто на входе прибора устанавливают фильтр для исключения просачивания сигна- ла гетеродина. Рис. 8. Шумовые флуктуации вокруг среднего значения Рис. 9. Механизмы преобразования шума в смесителях и преобразователях частоты: 1 – прямое прохождение сигнала ПЧ; 2 – двухполосное преобразование; 3 – преобразование на гармониках © СТА-ПРЕСС