Измерение коэффициента шума

Радиоприемные устройства обладают многими параметрами, такими, как чувствительность, избирательность, полоса пропускания, выходная мощность. Однако существует характеристика, определяющая общее состояние элемента или системы в целом. Это коэффициент шума.

Шумы любого устройства делятся на две основные составляющие: тепловой, который вызывается хаотическим движением электронов и дробовый, возникновение которого основано на квантовой природе электрического тока. В полупроводниковых приборах существует также шум, возникающий по причине образования и рассасывания основных носителей. Спектральный анализ шума показывает, что его амплитуда практически одинакова в диапазоне частот до 5000 ГГц.

Коэффициент шума представляет собой изменение отношения показателя сигнал/шум на входе устройства к его состоянию на выходе, которое часто выражается в логарифмическом виде. Поскольку любое электронное устройство обладает собственными шумами, коэффициент усиления имеет определенное максимальное значение. Поэтому его измерение в радиоэлектронике является одним из самых важных аспектов.

Для получения уверенного приема сигнала на выходе устройства, необходимо, чтобы он легко выделялся на уровне шумов. Существует только три направления, с помощью которых можно повысить отношение сигнал/шум на выходе приемного устройства:
• увеличить мощность передатчика;
• добиться лучшего уровня чувствительности приемной антенны;
• снизить коэффициент шума приемника.

Однако влиять на мощность передатчика не представляется возможным, а изменение конструкции антенны – процедура дорогостоящая. Поэтому добиться положительного результата легче всего, уменьшив коэффициент шума приемника.

Существуют несколько разновидностей источников калиброванного шума. Основанные на различных принципах, наиболее часто среди которых используется диодный генератор. Они позволяют создавать широкополосный шум стабильного уровня.

Для измерения коэффициента шума существуют несколько методик. Одна из них состоит в том, что на выходе усилителя измеряют отдельно два сигнала: при выключенном генераторе шума на его входе и при включенном. Отношение сигналов и будет коэффициентом шума данного устройства. Такой метод получил название Y- фактора. Он применяется на практике значительно чаще.

Другие методы измерения коэффициента шума, например, прямое измерение и с использованием генератора сигналов с удвоением мощности, имеют ряд существенных недостатков, к тому же могут применяться только в том случае, когда коэффициент шума имеет достаточно высокое значение.