При нагреве согласованной нагрузки она создает шумовое излучение. Спектральная плотность мощности шума такого генератора при одинаковой температуре вдоль поглотителя и отсутствии потерь в волноводе от поглотителя до выхода прямо пропорциональна абсолютной температуре поглотителя. Так как данные условия трудно выполнимы, аттестация высокотемпературных генераторов шума, так же как и низкотемпературных, производится экспериментально-теоретическим методом.

Основными составляющими погрешности ВГШ являются:

·              погрешность аппаратуры для автоматической стабилизации температуры ();

·              погрешность измерения температуры ();

·              погрешность за счет неравномерности температуры вдоль поглотителя ();

·              погрешность внесения поправки на потери в волноводе ().

Общая погрешность высокотемпературного генератора шума определяется суммой частных погрешностей, являющихся случайными и не зависящими друг от друга:

 (4.14)

Анализ абсолютных значений составляющих погрешности показывает, что наибольший вклад в общую погрешность вносит составляющая, обусловленная учетом потерь в волноводе. Уменьшение этой погрешности возможно лишь при изготовлении волновода из неферромагнитного материала с проводимостью, большей проводимости никеля. Наиболее подходящим для этой цели является золото. Особенно большое значение этот фактор приобретает при повышении рабочей частоты, когда потери волновода значительно возрастают.

Высокотемпературные генераторы шума используются в широком диапазоне частот - вплоть до коротковолновой части миллиметровых волн.

4.3.4 Полупроводниковые генераторы шума

Из генераторов шума на полупроводниковых приборах наибольшее применение в практике измерений находят генераторы на лавинно-пролетном диоде (ЛПД). Конструктивно они состоят из ЛПД и генераторной секции, служащей для согласования входного сопротивления p-n-перехода с сопротивлением нагрузки. Источником шумового излучения в ЛПД являются дробовые флуктуации тока насыщения диода и флуктуации коэффициента умножения лавины. Мощность, отдаваемая диодом в нагрузку, определяется выражением:

, (4.15)

где  - минимальная мощность шумов, отдаваемая диодом в согласованную с его внутренним сопротивлением нагрузку;

 - коэффициент передачи мощности от p-n-перехода в нагрузку;

 - спектральная плотность флуктуации тока диода;

 - сопротивление p-n-перехода диода;

 - сопротивление растекания диода.

Генераторы шума перекрывают дециметровый и сантиметровый диапазоны волн. Они могут работать как в режиме непрерывных колебаний, так и в режиме импульсной модуляции при длительности импульсов от нескольких долей микросекунд и более. Генераторы имеют некоторые технико-эксплуатационные характеристики (большую СПМШ и частоту модуляции, меньшую длительность модулированных импульсов, малые габариты и массу, простую схему электрического питания) лучшие, чем у генераторов на газоразрядных трубках, но уступают последним по стабильности СПМШ и ее частотной зависимости. В таблице 4.1 приведены основные технические характеристики нескольких типов генераторов шума на лавинно-пролетном диоде.

Таблица 4.1 - Основные технические характеристики ГШ на ЛПД

1 – NoiseCom; 2 – Agilent Technologies.

4.4 Результаты обзора и анализа современных ИКШ

Выбор прототипов осуществлялся по следующим критериям:

·              ИКШ должен отвечать современным требованиям и отображать

главные принципы построения современных приборов;

·              ИКШ должен иметь перспективную конструкцию.

По этим критериям были отобраны измерители коэффициента шума серии NFA фирмы Agilent Technologies N8973A - N8975A. Приборы этой серии предназначены для измерения коэффициента и температуры шума радиоприемных устройств, коэффициента шума и передачи СВЧ усилителей, транзисторов и интегральных микросхем. Измерения коэффициента шума, коэффициента передачи и температуры шума и индикация результатов могут осуществляться как в диапазоне частот (в панораме), так и на фиксированных частотах (в точке).

Основные технические характеристики этих измерителей приведены в таблице 4.2

Таблица 4.2 - Основные технические характеристики ИКШ серии NFА

Таблица 4.3 - Технические особенности ИКШ серии NFА

Структурная схема измерителя коэффициента шума N8973A представлена на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 - Структурная схема ИКШ N8973A

В преобразователе частот (блок радиоприемного тракта) спектр входного сигнала сначала переносится вверх на первую промежуточную частоту 3921,4 МГц, а затем, вниз на вторую ПЧ равную 321,4 МГц. После фильтрации паразитных каналов преобразования сигнал снова попадает на смеситель, где его спектр переносится на третью ПЧ равную 21,4 МГц. Выбор входной частоты осуществляется перестройкой синтезированного ЖИГ - генератора, который служит первым гетеродином. После этого сигнал усиливается, фильтруется и попадает в блок цифровой обработки сигнала ПЧ (ЦОС ПЧ), где оцифровывается, фильтруется и детектируется. Оцифрованный сигнал проходит через цифровой ППФ с шириной полосы пропускания 4 МГц. С выхода цифрового фильтра сигнал поступает на процессор цифровой обработки сигналов.

Блок сбора данных и управления предназначен для управления работой блока ЦОС ПЧ, перестраиваемого гетеродина, модулятора ГШ и обмена данных с ЭВМ. ЭВМ обеспечивает отображение результатов измерений и выполняет ряд вычислительных функций.

5. Выбор и обоснование структурной схемы ИКШ

5.1 Структурная схема, описание работы

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14