Предельная чувствительность радиоприемников.

Типичная схема радиоприемника представлена на рисунке 1.

Антенна приемника (А), принимает радиосигнал, блок малошумящих усилителей (МШУ) усиливает слабый сигнал, блок преобразователя частоты (Пр. Ч.) понижает частоту несущего колебания, блок демодулятора (ДМ) выделяет информационный сигнал, который поступает на выходное устройство (Вых. У.).

Чувствительность радиоприемника зависит от уровня шума на выходе демодулятора. Если уровень шума и сигнала сравнимы, произойдет либо ошибка информации, либо ее потеря. Шум на выходе демодулятора мы можем пересчитать на вход приемника. Минимальный сигнал на входе сравним с шумом пересчитанным ко входу приемника.

.

Мощность шума приемника выразим через эквивалентную шумовую температуру на его входе:

. (1)

Выражение (1) показывает, что минимальная чувствительность приемника, зависит от шумовых свойств каскадов приемника и температуры среды.

Выражение (1) в дальнейшем представим в виде:

.

С другой стороны на антенну поступает и внешний шум, обуславливающий на входе приемника EDS шума. Эквивалентная схема совместного включения антенны и приемника приведена на рисунке 2.

Рис. 2.

На схеме рисунка 2 антенна-приемник представлены эквивалентными шумовыми источниками EA с внутренними сопротивлениями RA. EDS внешнего шума в соответствии с формулой Найквиста, можно выразить с помощью эквивалентной шумовой температуры пространства:

.

Часть ЭДС суммарного шума, который выделяется на входном сопротивлении приемника Rпр определяется выражением:

.

При условии согласовании внутренних сопротивлений входная ЭДС приемника принимает вид:

.

Мощность на входе приемника в этом случае вычисляется выражением:

. (2)

Преобразуем выражение (2) введя комнатную температуру T0:

. (3)

Выражение (3) определяет зависимость чувствительности приемника от шума внешней среды и коэффициента шума приемника.

На рисунке 3 представлены графики температуры шума внешнего пространства в зависимости от частоты излучения и угла направленности оси антенны.

Рис. 3.

Графики рисунка 3 показывают, что минимальный шум соответствует частотам сантиметрового диапазона длин волн. С другой стороны, эквивалентная шумовая температура колебания – от единиц градусов до сотен градусов, в зависимости от направления антенны.

Рассмотрим пример относительного изменения чувствительности для спутниковой системы связи. Предполагаем, что К. Коэффициент шума приемника имеет два значения 1,1 и 1,3. Подставляя шумовые параметры в выражение (3)

Можно убедиться, что изменение коэффициента шума на 0,2 приводит к увеличению чувствительности в два раза.

Рассмотрим другой пример, когда . При этом . В этом случае улучшение коэффициента шума приемника не показывает существенного увеличения чувствительности.

Варианты заданий

ВАРИАНТ 1

1. Рассчитать предельную чувствительность приемника.

Задано: Дж/град; К; кГц; ; . Указать правильный ответ (Вт) равно:

а) 0,1; б) 0,125; в) 0,33; г) 1,32; д) 3,3.

2. Рассчитать коэффициент передачи тракта в дБ. Задано: . Указать правильный ответ.

а) 0; б) 1; в) 10; г) 13; д) 20.

3. Дать определение коэффициента шума:

а) мощность шума на выходе к мощности шума на входе;

б) напряжение шума на выходе к напряжению шума на входе;

в) отношение мощностей сигнал/шум на входе к отношению мощностей сигнал/шум на выходе;

г) отношение мощностей сигнал/шум на выходе, к отношению мощностей сигнал/шум на входе.

ВАРИАНТ 2

1. Рассчитать предельную чувствительность приемника.

Задано: Дж/град; К; кГц; ; . Указать правильный ответ (Вт) равно:

а) 0,06; б) 0,6; в) 0,91; г) 1,1.

2. Рассчитать мощность в дБ, относительно 1 Вт. Задано: мВт. Указать равильный ответ.

а) 0; б) 1; в) +10; г) -10; д) -20.

3. Указать правильное определение эквивалентной шумовой температуры:

а) температура шума на выходе антенны;

б) температура приемника;

в) температура шума на входе идеального приемника;

г) температура шума на входе реального приемника.

ВАРИАНТ 3

1. Рассчитать предельную чувствительность приемника.

Задано: Дж/град; К; кГц; ; . Указать правильный ответ (Вт) равно:

а) 0,11; б) 0,12; в) 0,24; г) 0,48; д) 0,96.

2. Рассчитать коэффициент передачи тракта в дБ. Задано: . Указать правильный ответ.

а) -10; б) 0; в) 10; г) 20; д) 30.

3. Дать определение коэффициента шума:

а) мощность шума на выходе к мощности шума на входе;

б) напряжение шума на выходе к напряжению шума на входе;

в) отношение мощностей сигнал/шум на входе к отношению мощностей сигнал/шум на выходе;

г) отношение мощностей сигнал/шум на выходе, к отношению мощностей сигнал/шум на входе.

ВАРИАНТ 4

1. Рассчитать предельную чувствительность приемника.

Задано: Дж/град; К; кГц; ; . Указать правильный ответ (Вт) равно:

а) 0,19; б) 0,23; в) 0,39; г) 1,1; д)1,56.

2. Рассчитать коэффициент передачи тракта в дБ. Задано: . Указать правильный ответ.

а) -20; б) -10; в) 10; г) 20; д) 40.

3. Указать правильное определение эквивалентной шумовой температуры:

а) температура шума на выходе антенны;

б) температура приемника;

в) температура шума на входе идеального приемника;

г) температура шума на входе реального приемника.

ВАРИАНТ 5

1. Рассчитать предельную чувствительность приемника.

Задано: Дж/град; К; кГц; ; . Указать правильный ответ (Вт) равно:

а) 0,11; б) 0,19; в) 0,33; г) 0,39; д) 0,64.

2. Рассчитать коэффициент передачи тракта в дБ. Задано: . Указать правильный ответ.

а) 0; б) 1; в) 2; г) 3; д) 6.

3. Дать определение коэффициента шума:

а) мощность шума на выходе к мощности шума на входе;

б) напряжение шума на выходе к напряжению шума на входе;

в) отношение мощностей сигнал/шум на входе к отношению мощностей сигнал/шум на выходе;

г) отношение мощностей сигнал/шум на выходе, к отношению мощностей сигнал/шум на входе.

ВАРИАНТ 6

1. Рассчитать предельную чувствительность приемника.

Задано: Дж/град; К; кГц; ; . Указать правильный ответ (Вт) равно:

а) 0,19; б) 0,39; в) 0,45; г) 0,49; д)0,51.

2. Рассчитать мощность в дБ, относительно 1 Вт. Задано: мВт. Указать правильный ответ.

а) 0; б) -10; в) -20; г) -30; д) -40.

3. Указать правильное определение эквивалентной шумовой температуры:

а) температура шума на выходе антенны;

б) температура приемника;

в) температура шума на входе идеального приемника;

г) температура шума на входе реального приемника.

ВАРИАНТ 7

1. Рассчитать предельную чувствительность приемника.

Задано: Дж/град; К; кГц; ; . Указать правильный ответ (Вт) равно:

а) 0,1; б) 0,11; в) 0,33; г) 0,54; д) 0,96.

2. Рассчитать коэффициент передачи тракта в дБ. Задано: . Указать правильный ответ.

а) 0; б) 1; в) -1; г) 10; д) 20.

3. Дать определение коэффициента шума:

а) мощность шума на выходе к мощности шума на входе;

б) напряжение шума на выходе к напряжению шума на входе;

в) отношение мощностей сигнал/шум на входе к отношению мощностей сигнал/шум на выходе;

г) отношение мощностей сигнал/шум на выходе, к отношению мощностей сигнал/шум на входе.

ВАРИАНТ 8

1. Рассчитать предельную чувствительность приемника.

Задано: Дж/град; К; кГц; ; . Указать правильный ответ (Вт) равно:

а) 0,1; б) 0,6; в) 0,64; г) 0,8; д)0,96.

2. Рассчитать коэффициент передачи тракта в дБ. Задано: . Указать правильный ответ.

а) 0; б) 1; в) 10; г) 20; д) 30.

3. Указать правильное определение эквивалентной шумовой температуры:

а) температура шума на выходе антенны;

б) температура приемника;

в) температура шума на входе идеального приемника;

г) температура шума на входе реального приемника.

ВАРИАНТ 9

1. Рассчитать предельную чувствительность приемника.

Задано: Дж/град; К; кГц; ; . Указать правильный ответ (Вт) равно:

а) 0,1; б) 0,24; в) 0,41; г) 0,86; д) 1,2.

2. Рассчитать коэффициент передачи тракта в дБ. Задано: . Указать правильный ответ.

а) 0; б) 1; в) -1; г) 10; д) 20.

3. Дать определение коэффициента шума:

а) мощность шума на выходе к мощности шума на входе;

б) напряжение шума на выходе к напряжению шума на входе;

в) отношение мощностей сигнал/шум на входе к отношению мощностей сигнал/шум на выходе;

г) отношение мощностей сигнал/шум на выходе, к отношению мощностей сигнал/шум на входе.

ВАРИАНТ 10

1. Рассчитать предельную чувствительность приемника.

Задано: Дж/град; К; кГц; ; . Указать правильный ответ (Вт) равно:

а) 0,24; б) 1,32; в) 1,38; г) 1,8; д)18.

2. Рассчитать коэффициент передачи тракта в дБ. Задано: . Указать правильный ответ.

а) 10; б) 20; в) 30; г) 40; д) 50.

3. Указать правильное определение эквивалентной шумовой температуры:

а) температура шума на выходе антенны;

б) температура приемника;

в) температура шума на входе идеального приемника;

г) температура шума на входе реального приемника.

Дата добавления: 2015-08-09