Коэффициент шума и шумовая температура.

Для количественной характеристики шумовых свойств электрических схем вводится понятие шумящего четырехполюсника.

Шумящий четырехполюсник – любой фрагмент схемы, содержащий источник шума. Он часто заменяется эквивалентной схемой, которая состоит из нешумящего четырехполюсника и источников шумовых ЭДС и токов, включенных на его входе.

                                                                                                                                  

1                                                                        2     1                                                                                        2

 

1’                                                                              2’       1’                                                                      2’

 

Шумовые свойства шумящего четырехполюсника количественно оцениваются коэффициентом шума. Коэффициент шума показывает во сколько раз уменьшится отношение с/ш при прохождении сигнала через шумящий четырехполюсник.

  составляющая шума на выходе четырехполюсника, которая обусловлена шумом источника сигнала.

Таким образом коэффициент шума трактуется как отношение суммарной мощности шума на выходе к составляющей, обусловленной шумом источника сигнала.

                                          составляющая шума, обусловленная собственным шумом

.

Понятие коэффициента шума успешно используется при оценке качества сигнала при прохождении его через шумящий четырехполюсник.

Однако этот параметр затрудняет сравнение шумящих четырехполюсников по их шумовым свойствам, так как в выражении для коэффициента шума присутствует шум источника сигнала.

Чтобы процесс легче осуществлял сравнение вводится еще один параметр, его собственная температура.

Шумовая температура.

Рассмотрим согласованное подключение источника сигнала к четырехполюснику, считая, что шум источника сигнала создается лишь его внутренним сопротивлением.

Предположим, что четырехполюсник не создает собственного электрического шума. Подогреем внутреннее сопротивление до такой температуры, чтобы шум на выходе четырехполюсника сравнялся с шумом реальной схемы.

Необходимая добавка температуры для внутреннего сопротивления источника сигнала называется собственной шумовой температурой четырехполюсника.

 

                                           Rс

 

                                  Ec                   Rвх         Rвых                  Rн       Rc=Rвх, Rвых=Rн

 

 

Определим составляющую шума, которая обусловлена источником сигнала.

.

                  Rc               

 

                             Rвх     Rc= Rвх.

 

 

.

Область частот , в которой производится анализ шумовых свойств четырехполюсника, определяется полосой пропускания полосового фильтра, входящих в линейный тракт. Любой полосовой фильтр имеет собственные электрические потери. Поэтому он создает электрический шум.

Спектральная плотность мощности шума на выходе фильтра неравномерна и поэтому шум на выходе фильтра небелый. Для упрощения расчетов его заменяют эквивалентным белым, спектральная плотность которого определяется сопротивлениями потерь, а полоса частот действия этого шума определяется шумовой полосой .

,                   - шум четырехполюсника,

,                                                                                     приведенный к его входу.

 

                    .

 

 

Определим  при реальных условиях эксплуатации четырехполюсника если известно паспортное значение , которое определяется обычно при .

.

Иногда при расчетах используется чисто формальные параметры, характеризующие шумовые свойства четырехполюсника: шумовая проводимость и шумовое сопротивление. Они предназначены, чтобы заменить в расчетных схемах источники шумового ЭДС на шумовую проводимость и шумовой ток на шумовое сопротивление.