Малошумящие транзисторные усилители СВЧ и миллиметрового диапазона
68.Радиометры: назначение, понятие флуктуационной чувствительности и метод ееизмерения.
69. Радиометр с полным приемом (компенсационный): расчет флуктуационной чувствительности, реальная чувствительность компенсационного радиометра.
//КД – квадратичный детектор //ВЧЧ – ВЧ-часть
Последовательность вывода формулы определяющей чувствительность радиометра. 1) Предполагаем, что система имеет шумовую температуру Тс0. Тогда для случайного шумового процесса с нормальным распределением и полосой Пэ среднеквадратическое отклонение для мгновенных значений шума s2~ kT c0ПэКр. 2) Предполагаем, что квадратичный детектор имеет следующую характеристику: x (t)=1/2 aU (t)2 (U - мгновенное напряжение шума, при а = 2, x = U2). 3) Для квадратичного детектора плотность вероятности мгновенных значений выходного напряжения х (t) определяется экспоненциальной функцией (рис.9б): W (x) = 1/b exp(- x /b), где b= а s2. Для экспоненциального распределения известно: m k = k!bk - общая формула для моментов характеризующих поведение случайной величины. 1-й момент (постоянная составляющая напряжения х(t)). - m 1 х = b = а s2=2s2 ( 2-й момент (среднеквадратическое значение напряжения х (t)) - m 2 х = 2!b2 =2(а s2)2 =2(2s2)2 Мощность постоянной составляющей на выходе детектора: (m 1 x)2 = (а s2)2 = 4s4. Мощность (интенсивность) шума на выходе квадратичного детектора есть дисперсия Dx = m 2 x - (m 1 x)2 = 2(а s2)2 - (а s2)2 =(а s2)2, при а =2 Dx =4s4. Для экспоненциального распределения на выходе квадратичного детектора имеем: Dx =(m 1 x)2 =4s4. Рассмотрим мощность сигнала на выходе квадратичного детектора анализируя его спектральные составляющие. 4) При эквивалентной полосе приемника Пэ (полоса высокочастотной части приемника) вид спектра шумового сигнала прошедшего КД приближенно представляется рис.9.
В состав этого спектра, кроме постоянной составляющей, входят низкочастотные компоненты, вызванные биением различных составляющих входного спектра, лежащих в полосе Пэ. Если резонансная характеристика ВЧ приемника является прямоугольной, то форма низкочастотного спектра близка к треугольной с шириной основания Пэ и максимальной спектральной плотностью на нулевой частоте. Отсутствие спектральных составляющих на частоте 2 f 0 и выше говорит о том, что в состав КД входит и ФНЧ. Мощность шума на выходе интегратора Р шò @ G ~(0) Пэò. G ~(0) - определим из рис.9с использованием полученного выражения для Dx. ò G ~(f)df = 1/2 G~ (0)Пэ = Dx = 4 s4 G~(0)=8 k 2 T c02ПэКр. На выходе интегратора с полосой Пэò: Р шò =8 k 2 T c02Пэ Пэò Кр. 5) Компенсация постоянной составляющей от Т с0. До этого момента мы говорили только о Т с0 (без сигнала). До компенсации: - в случае Т с0 среднее значение: х 0 = 2s2 = 2 kT c0ПэКр, - в случае Т с1 среднее значение: х 1 = 2s12 = 2 k (T c0+D Т)ПэКр. D х = х 1 - х 0 = 2 k D Т ПэКр. А мощность постоянной составляющей от приращения: Р =DТ = (D х)2 = 4(k D Т ПэКр)2. 6) Флуктуационную чувствительность DТmin определяют из условия: Р =DТ = Р шò, т.е. 4(k D Т ПэКр)2 = 8 k 2 T c02Пэ Пэò Кр, D Т min = T c0 Отношение Пэò/Пэ - называют радиометрическим выигрышем.
|
.
