|
| |
|
Слаботочка Книги Паразитная све)рхрегёМераций может возникать Й в других полупроводниковых генераторах СВЧ, например в схемах с ЛПД и диодами Ганна. В генераторах на ЛПД иногда возникают релаксационные колебания в цепи питания, обусловленные нелинейными свойствами ЛПД. При этом в системе устанавливается режим прерывистой генерации, который недопустим в генераторах, но может оказаться полезным при использовании устройства в качестве сверхрегенеративного усилителя с автосуперизацией. Аналогичные явления возникают в генераторах на диодах Ганна при определенных соотношениях между низкочастотными параметрами колебательного контура и увеличении напряжения питания сверх порогового значения. Возникающая при этом отрицательная проводимость по низкой частоте приводит к появлению прерывистой генерации, причем форма этих паразитных колебаний при изменении напряжения питания меняется от почти прямоугольной до близкой к синусоидальной. Появления прерывистой генерации можно избежать, уменьшив Сэ и М, а также надлежащим образом подобрав режим активного элемента. ГЛАВА 4 ПОМЕХИ И ШУМЫ В СВЕРХРЕГЕНЕРАТОРЕ 4.1. Оценка шумовых свойств сверхрегенератора Важнейшим параметром любого приемника и, в частности, СР является коэффициент шума Ш, который определяет пороговую чувствительность Рпор и эквивалентную шумовую температуру Тш- Именно эти параметры определяют в конечном счете перспективность СР и возможность применения их для решения тех или иных прикладных задач, связанных с приемом слабых сигналов. Коэффициент шума определяется известным соотношением [108] Ш=Ршвых/Ршвх/Ср, (4.1) где швых - полная мощность шумов на выходе, определяемая как внешними шумами, поступающими на вход линейного четырехполюсника, так и внутренними; Ршвх - мощность шумов На входе от внешнего источни- ка (генератора, антеины); i(p- коэффициент усилени;! сигнала по мощности. Отношение Ршвых/Рш вх можно рассматривать как коэффициент усиления шума по мощности и поэтому вместо (4.1) записать Ш-Яш/Яр. (4.2) Коэффициент усиления CP по мощности для сигнала Кр определяется выражением (3.33). Для определения коэффициента усиления CP по шуму необходимо решить основное уравнение (1.6), подставив в правую часть его вместо детерминированного сигнала случайное воздействие в виде белого шума. Решение уравнения показывает, что в этом случае на выходе получается нестационарный случайный процесс. Можно найти выражение для корреляционной функции этого процесса, а из нее и дисперсию шума на выходе. Заметим, что использовать CP в приемном канале можно в двух вариантах. Поскольку усиления CP иногда оказывается недостаточно, после CP включают узкополосный усилитель, например супергетеродинный приемник, полоса которого близка к полосе регенерированного контура (первый вариант). Во втором варианте, когда усиления CP достаточно, после CP включают обычный детектор с последующим УЗЧ или при широкополосном сигнале - видеодетектор с видеоусилителем. Рассмотрим эти варианты. В первом отфильтровывается лишь шум в области центрального пика и средний квадрат напряжения шума на выходе шг = /о (2Р) /\ (р) 5вь,хПрд/д , (4.3) где волнистая черта означает усреднение по времени, а прямая-по ансамблю; Sbux-спектральная плотность шума на выходе, учитывающая вклад шумов генератора и всех других источников шумов (контура, входных сопротивлений п дробовых шумов полупроводниковых или вакуумных приборов и т. д.); Прш - интегральная полоса регенерированного контура. Для получения коэффициента усиления CP по шуму отнесем (4.3) к шуму на входе £=5вхПрш, где Sex - спектральная плотность шума на входе: /*Сш1=/о (2Р) П т moQViQbh ,(4.4) (здесь Шо=5вых/5вх -коэффициент шума схемы без учета эффекта сверхрегенерации). Коэффициент шума СР найдем, отнеся (4.4) к (3.34) - коэффициенту усиления схемы по сигналу: Шор=Л:ш1/<:р1=Ш<,/о(2р) 2о(р)=рШо. (4.5) Если SabixTiRr-rTzRo, а Ssx=TiRr (i?r - сопротивление источника), то Шо=1+/?о72/-гГ1. Как видим, коэффициент шума СР Шср больше Шо- коэффициента шума этой же схемы без сверхрегенерации (например, регенерированного контура) в р раз [р определяется выражением (3.37)]. Этот результат можно легко объяснить с помощью следующих простых физических рассуждений. Если сигнал поступает на резонансной частоте (рис. 4.1,а), на выходе появляется сигнал с линейчатым спектром, компоненты которого отстоят друг от друга на частоту суперизации и имеют уровни, определяемые функциями Бесселя. Если сигнал поступает не на центральной частоте, а на Частотах fo±liF (рис. 4.1,6, в), спектр сохраняет свою структуру, но уровни компонентов соответственно уменьшаются. Например, неизменный по уровню входной сигнал вызовет в первом случае на частоте /о сигнал Яо(Р), во втором- /2i(iP), а в третьем-/22(Р). При воздействии шума на СР вблизи каждой из частот fo+kF действуют ЭДС шума, которые приводят к возрастанию шума в центральной полосе. Следовательно, если после СР включить фильтр с полосой Пр, равной полосе регенерированного контура (рис. 4.1,г), то в эту полосу будут как бы перекачиваться шумы из всех полос, расположенных на интервалах dzkF от центральной частоты (рис. 4.2). Поскольку шумы имеются не только справа, но и слева от центральной частоты, мощность шума на выходе должна увеличиться по отношению к мощности шума Ршо в полосе Прш в р раз, т. е. Р =Р \ *=1 / где aft -координаты резонансной кривой на частотах h±kF. Во втором варианте на выходе СР стоит широкополосный фильтр или детектор, поэтому принимается весь 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 [41] 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 |