2015-04-01
3711
Под чувствительностью понимается способность радиоприемного устройства принимать слабые сигналы. Она определяется минимальной величиной входного сигнала, которая обеспечивает нормальное функционирование исполнительного устройства при заданном превышении сигнала над помехой. Если чувствительность приемника ограничивается собственными шумами, ее можно оценить реальной или предельной чувствительностью, коэффициентом шума и шумовой температурой. Реальная чувствительность равна величине э.д.с. (номинальной мощности) сигнала в антенне, при которой напряжение (мощность) сигнала на выходе приемника превышает напряжение (мощность) помех в заданное число раз. Если мощность сигнала равна мощности помех на выходе линейной части приемника – предельная чувствительность.
Чувствительность радиоприемного устройства определяется уровнем внутренних и внешних шумов и помех э.д.с., приведенных к его входу, величина которых составляет
, (1.12)
где 
– э.д.с. шумов и помех, обусловленных их влиянием извне на характеристики радиоприемного устройства;
– э.д.с. собственных шумов и помех, приведенных к входу радиоприемного устройства.
Влияние внешних шумов на чувствительность радиоприемного устройства в диапазоне частот различное и зависит от причин их возникновения. В диапазоне рабочих частот до 100 МГц наибольшее влияние оказывает средний уровень промышленных помех в городе (рис. 1.7). В данном диапазоне также большое влияние оказывают помехи, обусловленные атмосферными, грозовыми и космическими явлениями. Суммарное значение э.д.с. помех, наводимых в антенне, определяется выражением
, (1.13)
где 
– отдельные источники э.д.с. помех.
Суммарное значение э.д.с. помех может быть определено по данным (рис. 1.7), где представлены их частотные зависимости в эффективной шумовой полосе частот, равной 1 кГц.
Уровень внешних помех, наводимых в согласованной антенне, определяется выражением
,
где 
– суммарное значение помех, наводимых в антенне в мкВ/м;
– действующая высота антенны в метрах;
– шумовая полоса радиоприемного устройства в кГц.
В диапазоне частот свыше 100 МГц основным видом помех являются внутренние шумы радиоприемного устройства и шумы антенны. Шумы антенны обусловлены приемом шумовых излучений космического пространства, атмосферы земли и ее поверхности, а также тепловым шумом сопротивления потерь r п антенны. В инженерной практике за шум антенны принимают э.д.с., наводимую в полном сопротивлении антенны R А нагретого до величины, называемой эффективной шумовой температурой антенны T А. Эквивалентная схема настроенной антенны с учетом наводимых шумов и помех представлена на рисунке (рис. 1.8).
Рис. 1.8 - Эквивалентная схема настроенной антенны
Величина уровня шума в антенне определяется формулой Найквиста
, (1.14)
где k – постоянная Больцмана равная 1.38×10-23 Дж/град;
П Ш – шумовая полоса радиоприемного устройства;
T А – абсолютная температура антенны в К 0.
Величина температуры T А зависит от формы диаграммы направленности антенны, от характера шумовых источников, действующих в зоне радиоприема, от диапазона рабочих частот (рис. 1.9) и т.д.
Рис. 1.9 - Зависимость шумовой температуры приемной антенны от частоты (1 – максимальная; 2 – минимальная)
Мощность шума антенны, поступающего на согласованный вход радиоприемного устройства, определяется величиной 
(1.14) и равна
. (1.15)
Для оценки предельной чувствительности и шумовых свойств радиоприемного устройства используется понятие коэффициента шума N, определяемого как степень уменьшения отношения сигнал/шум на выходе линейного тракта по сравнению с этим соотношением на его входе при стандартных условиях измерения.
, (1.16)
где 
– мощность сигнала на входе;
– рассеиваемая мощность, обусловленная тепловым шумом сопротивления эквивалентного генератора 
при T 0 = 290 K0;
– мощность шума на выходе линейного тракта при определении коэффициента шума;
– мощность сигнала на выходе линейного тракта радиоприемного тракта.
Под линейным трактом понимаются все каскады приемного радиочастотного тракта до детектора.
Чувствительность приемного устройства в диапазоне метровых и менее длин волн в режиме согласования при заданном отношении сигнал/шум на выходе линейного тракта определяется выражением:
, (1.17)
где 
– относительная шумовая температура антенны;
Т 0 – стандартная температура(290 К);
– коэффициент шума приемника (1.16);
– коэффициент различимости на выходе линейного тракта приемника.
В единицах напряжения:
, (1.18)
где r А – сопротивление антенны (эквивалента антенны).
При определении требований к приемному устройству по шумовым свойствам на практике определяют допустимым коэффициентом шума 
.
В диапазоне ДВ, СВ и КВ, если задана э.д.с., наведенная в антенне:
. (1.19)
Если чувствительность определяется напряженностью поля сигнала
. (1.20)
Для диапазонов метрового и менее длин волн:
, (1.21)
где K рф – коэффициент передачи мощности фидерной линии (волновода).
Исходя из анализа предыдущих выражений, можно сделать следующие выводы:
1. Если уровень помех в антенне больше уровня шумов приемника, то требования к шумовым параметрам приемника не предъявляются.
2. В диапазоне частот более 100 МГц необходимо принять меры к уменьшению коэффициенту шума приемника, полосе пропускания и т.д.
3. На частотах более 1 ГГц уровнем внешних шумов можно пренебречь.
