Чутливість радіоприймачів зазвичай вимірюють за допомогою ГСС, каліброваних по вихідній рівню. Цей спосіб не відрізняється високою точністю навіть при використанні генераторів заводського виготовлення.
Більш правильне уявлення про чутливість приймача дає вимір коефіцієнта шуму. За величиною коефіцієнта шуму і смузі пропускання може бути підрахована і чутливість в мікровольтах.
Коефіцієнт шуму показує, у скільки разів потужність, шумів на виході реального (як кричав) приймача РШР більше потужності шумів на виході ідеального нешумящего РШИ за умови, що шуми на його виході визначаються тільки посиленими тепловими шумами антени або її еквівалента!
Для визначення Кш необхідно виміряти величину потужності шуму реального приймача, т. Е. РШР.
Величина потужності шуму на виході ідеального приймача, т. Е. Ршт обчислюється за формулою:
де К - 1,38- 10-23 дж / градус
градус (постійна Больцмана); Т = 293 ° - абсолютна температура (273 ° + 20 °);
# 916; f - смуга приймача, в якій вимірюється потужність шуму. РШР вимірюють за допомогою спеціального генератора шуму, подаючи на вхід приймача шум, потужність якого дорівнює потужності власних шумів. Рівність потужностей шуму генератора і власних шумів приймача контролюється на виході приймача.
Генератором шуму в діапазонах KB і УКВ може служити діод з вольфрамовим або торійованого-вольфрамовим катодом прямого напруження, що працює в режимі насичення анодного струму. Потужність шумів такого діода постійна в діапазоні частот від декількох кілогерц до сотень мегагерц; її величина в анодному ланцюзі дорівнює:
де е = 1,6-10-19 заряд електрона, кулон; Іа - анодний струм діода, а;
RA - опір навантаження діода, рівний опору еквівалента антени, ом; # 916; f - смуга частот, в якій вимірюється потужність шумів (смуга приймача), гц. При вимірі Кш потужність шумів діода повинна бути дорівнює потужності власних шумів приймача, т. Е .:
Підставивши у вираз (1) значення РШР і Pші з (2) і (4), отримаємо:
або остаточно, підставивши значення е, К, Т:
Таким чином, для визначення коефіцієнта шуму необхідно знати анодний струм діода Іа (його легко виміряти приладом постійного струму) і величину опору RA.
Генератор шуму дає безпосередньо потрібну величину потужності, необхідну для вимірювання, і не вимагає додаткового атенюатора. Точність Кш визначається точністю вимірювання Iаі R А і може бути високою.
Рівень вихідної потужності генератора шуму можна регулювати, змінюючи анодний струм, напруга напруження діода. Потужність шуму вимірюється на виході приймача в лінійної частини його, т. Е. Практично на виході детектора підсилювача ПЧ.
Генератор шуму, як вимірювальний прилад, повинен складатися з власне генератора шуму, джерела живлення і контрольного приладу.
Принципова схема генератора шуму з діодом типу 2ДЗБ приведена на рис. 1. З виходу джерела живлення знімається постійна напруга 150 в для живлення анодного ланцюга і плавно регульоване напруга 0,1-2,2 в для харчування ланцюга розжарення. Напруга напруження регулюється за допомогою реостата, розрахованого на максимальний струм напруження діода 110 ма.
Перетин сердечника силового трансформатора 2,5 см2. Обмотка I містить 3000 + 2300 витків дроту ПЕЛ 0,15, обмотка II - 4300 витків дроту ПЕЛ 0,05-0,08, обмотка III - 60 витків дроту ПЕЛ 0,25. Можна використовувати інший такий трансформатор потужністю не менше 5 Вт, що дає необхідні напруги. При використанні силового трансформатора від мережевого радіоприймача з шестивольт накальной обмоткою опір реостата напруження повинно бути 100- 150 ом, а послідовно з реостатом необхідно включити постійний резистор опором 30-50 ом потужністю 1 пн.
Шумовий діод розміщують в виносному ВЧ пробники, щоб скоротити довжину сполучних проводів і тим -Сам зменшити величину паразитної ємності, шунтирующей опір навантаження R3 діода. Паразитна ємність знижує величину потужності шуму на високих частотах, а отже, і точність вимірювання. Тому особливу увагу звернено на розташування діода з таким розрахунком, щоб довжини провідників, особливо потенційних, і їх ємності щодо корпусу були мінімальними.
Конструкція пробника шумового генератора наведена на рис. 2. Рекомендується використовувати малогабаритні деталі. В даному випадку застосовані блокувальні конденсатори типу КТП ємністю 3600 пф і дроселі бескаркасной намотування індуктивністю 5 мкгн. Опір навантаження діода типу ПОМ.
В якості контрольного приладу можна використовувати міліамперметр будь-якого типу з струмом повного відхилення 5 ма.
Використовуваний в генераторі шумовий діод 2ДЗБ має наступні дані: UH = 2,2 в (постійне), Ia = = 0,11 a, Ua = 150 в (максимальне значення); Іа == 5 ма (максимальне значення).
Максимальний коефіцієнт шуму, який дозволяє виміряти цей діод, на підставі формули (6) дорівнює:
За своїм конструктивним, особливостям діод 2ДЗБ призначений для використання на частотах до декількох десятків мегагерц. На більш високих частотах через вплив індуктивностей висновків точність вимірювання знижується. Тому на більш високих частотах необхідно використовувати шумовий діод 2Д2С, частотний діапазон якого до декількох тисяч мегагерц.
Дані діода наступні: Uн = 1,5 в (постійне або змінне), Iн = 1,5 а, Uа = 125 в, Іа = 40 ма (максимальне значення). Діод дає більшу потужність і відповідно до формули (6) дозволяє виміряти коефіцієнт шуму до
Перед початком вимірювання приймач повинен бути повністю відрегульований. і стійко працювати. Необхідно виміряти його вибірковість по дзеркальному каналу і результуючу смугу пропускання на виході підсилювача ПЧ. Вибірковість по дзеркальному каналу визначається на тій же частоті, що і коефіцієнт шуму. До антенного входу приймача приєднують ВЧ пробник генератора шуму. На вихід детектора підключають ламповий вольтметр постійного струму. Вольтметр повинен бути високоомним, щоб не шунтировать опір навантаження детектора і не знижувати його коефіцієнта передачі.
АРУ повинна бути відключена, так як амплітудна характеристика приймача при вимірюванні Кш повинна бути лінійною. Якщо в приймачі передбачена ручне регулювання посилення, то з її допомогою встановлюють рівень власних шумів, рівний 1 в, контролюючи його по вихідній приладу. Якщо ручного регулювання посилення немає, то вимірювання можна проводити при будь-якому початковому напрузі шуму.
Потім подають анодна напруга на шумовий діод і, змінюючи напругу розжарення, домагаються такої потужності шумів анодного струму діода, щоб показання приладу на виході приймача зросли в 1,41 рази. Це відповідає рівності потужності шуму генератора потужності власних шумів приймача при лінійної характеристиці детектора.
Оскільки потужність пропорційна квадрату напруги, зростання напруги в 1,41 рази відповідає збільшенню потужності на виході детектора в 2 рази. Потужність подвоюється тому, що до потужності власних шумів приймача додається точно така ж потужність шумів генератора. Зазвичай діодні детектори радіоприймачів лінійні при напрузі ПЧ не менше 0,5-1 в.
Якщо використовується детектор з квадратичною характеристикою, показання приладу при включенні генератора шуму повинні зрости в 2 рази.
Напруга шуму можна вимірювати до детектора безпосередньо по ПЧ, використовуючи для цього високочастотний вольтметр або мілівольтметр. При лінійній шкалі приладу його показання при вимірюванні коефіцієнта шуму також повинні зрости в 1,41 рази.
Після того як встановлено необхідну потужність шуму генератора, по контрольного приладу визначають величину анодного струму діода і за формулою (6) підраховують коефіцієнт шуму приймача. Якщо одно еквівалента антени RA постійно, значення Кш підраховують заздалегідь і наносять їх прямо на шкалу міліамперметра.
З урахуванням вибірковості приймача по дзеркальному каналу коефіцієнт шуму визначається за формулою:
і точність вимірювання погіршиться на 30%. Фактичний коефіцієнт шуму при цьому буде на 10% більше, ніж виміряний. При ослабленні дзеркального каналу в 10 разів помилка вимірювання складе 1%, з чим можна практично не рахуватися.
При великому коефіцієнті шуму радіоприймача величина потужності шуму генератора може виявитися недостатньою для зростання показань вихідного приладу в 1,41 рази. В цьому випадку для обчислення коефіцієнта шуму необхідно формулу (7) помножити
де N показує зростання напруги шуму на виході приймача при включенні генератора шуму; при зростанні його в 1,41 рази N2 = 2 і N2-1 = 1.
Вимірявши коефіцієнт шуму і врахувавши поправки, за формулою (8) можна підрахувати чутливість приймача в мікровольтах за такою формулою:
де а - перевищення напруги сигналу над напругою власних шумів приймача, необхідне для високоякісного прийому. Орієнтовні значення для різних видів сигналів наведено в табл. 1;
Пш - шумова смуга радіоприймача (в МГц), пов'язана з його пропускною здатністю через коефіцієнт, що залежить від числа контурів, що визначають смугу, пш = # 946; # 916; f0,7. величина # 946; дана в табл. 2; R А - в кого. На закінчення слід зазначити, що коефіцієнт шуму хороших приймачів на KB і УКВ діапазонах (б-180 Мгц) лежить в межах 1,5-5.
