1.3.2 Обеспечение чувствительности приёмника

Чувствительность супергетеродинного приёмника СВЧ по выходу детектора находится по формуле:

, Ватт (1.7)

Иногда чувствительность приёмника СВЧ выражают в единицах дБ/Вт, которая определяется по формуле:

В выражении (1.7) обозначено:

- соотношение сигнал/шум по напряжению на выходе линейной части приёмника (до детектора);

- коэффициент, характеризирующий уменьшение отношения сигнал/шум по мощности на выходе детектора;

Дж/град – постоянная Больцмана;

К - температура по Кельвину;

- эффективная шумовая полоса приёмника, Гц;

- коэффициент шума приёмника;

; - шумовая температура антенны;

Коэффициент зависит от вида модуляции сигнала:

1. При приёме сигналов с амплитудной модуляцией (АМ) [4]:

(1.8,а)

где - коэффициент модуляции.

2. При приёме сигналов с частотной модуляцией (ЧМ) [4]:

(1.8,б)

где - коэффициент модуляции, а - девиация частоты и - максимальная частота спектр модулирующего сигнала.

3. При приёме импульсных радиосигналов [2]:

(1.8,в)

Шумовая температура антенны определяется из графика (рис.) в зависимости от частоты входного сигнала:

, ГГц

Рис.5

По известным параметрам приёмника чувствительность его можно определить по формуле (1.7).

На практике в ТЗ обычно задают требуемую чувствительность при необходимом соотношении сигнал/шум (достоверности сообщения) на выходе приёмника .

В этом случае обеспечение чувствительности сводится к расчёту допустимого коэффициента шума приёмника по известной чувствительности и рассчитанной по формуле (1.2) полосе пропускания приёмника при соблюдении условия:

(1.9)

где - реальный коэффициент шума приёмника.

Из формулы (1.7) получаем:

(1.10)

После расчета допустимого коэффициента шума по формуле (1.10) приступают к синтезу реального коэффициента шума приёмника :

(1.11)

где - коэффициент шума -го каскада, начиная от входа;

- коэффициент передачи по мощности -го каскада.

При эскизном (предварительном) проектировании функциональной схемы приёмника параметры и определяют эвристически, т.е. на основании выбранной структурной схемы, выбранной элементной базы, существующих рекомендаций и опыта разработчика.

Для чувствительных и высокоизбирательных супергетеродинных приёмников СВЧ коэффициент шума (без учёта влияния подводящего фидера) определяется по формуле:

(1.12)

где и - коэффициент шума и коэффициент передачи по мощности входной цепи;

и - коэффициент шума и коэффициент передачи по мощности УРЧ;

и - коэффициент шума и коэффициент передачи по мощности преобразователя частоты;

- коэффициент шума УПЧ.

Параметры некоторых каскадов ориентировочно могут быть найдены из таблицы 1.2.

Таблица 1.2

Вид каскада	Среднестатистичес- кий коэффициент передачи по мощности	Коэффициент шума активного элемента	Формула для расчёта коэффициента шума каскада
Входная цепь в виде: - коаксиальных и объемных резонаторов с воздушным заполнением - несимметричных МПЛ с диэлектрической подложкой Усилитель (радио) высокой частоты: - на б/п транзисторах СВЧ - на туннельных диодах - на параметрических диодах Преобразователь частоты: - транзисторный - диодный Усилитель промежуточной частоты(1-ый каскад с ФНЧ) Широкополосный усилитель промежуточной частоты	0,5-0,9 0,4-0,7 5-10 30 30 1-3 0,1-0,3 1-5 5-10	- - 2-4 2-3 1,5-2 2-4 3-5 3-5	- -

После определения коэффициента шума приемника по формулам (1.11-1.12), проверяется неравенство (1.9).

Если по результатам расчета получено , принимают меры по уменьшению коэффициента шума приемника в качестве которых можно использовать следующее:

- применить второй каскад УРЧ;

- использовать на входе малошумящие каскады т.е. уменьшить потери во входной цепи или использовать малошумящий УРЧ.

Если по результатам расчета по формуле (1.12) получено, что , можно упростить схему приемника, исключив из нее УРЧ.

В обоих случаях пересчитывается заново и проверяется неравенство (1.9).

Необходимо помнить, что выбранные величины и являются исходными данными для последующего электрического расчета каскадов приемника. Если в результате электрического расчета каскадов обнаружится существенное отклонение этих величин от выбранных значений, коэффициент шума приемника уточняется до соблюдения неравенства (1.9). Соблюдения условия является гарантией того, что чувствительность приемника будет не хуже заданной.

Чувствительность СВЧ приемника прямого усиления (детекторного приемника) определяется по формуле [5]

(1.13)

где - заданное отношение сигнал/шум (по напряжению) на выходе линейной части приемника (до детектора);

- ухудшение отношения сигнал/шум на детекторе (находится по

формулам(1.8а,б,в));

Дж/град - постоянная Больцмана;

- абсолютная температура по Кельвину ( );

- эффективная полоса пропускания в/ч тракта;

- коэффициент шума приемника;

- эффективная полоса пропускания н/ч тракта (после

детектора;)

- коэффициент передачи по мощности в/ч тракта;

- добротность детектора;

- чувствительность детектора по току;

- выходное сопротивление детектора;

- шумовое сопротивление усилителя н/ч.

Параметры некоторых детекторных диодов даны в таблице 1.3

Таблица 1.3

Тип Диода	, см	,см	а/Вт	, кОм	, Вт
ДК-В1 ДК-В7 Д602А Д603 2А202А	9-30 2,9-5,4 2,7-60 6-60	9,8 3,2 3,2 10	0,8 0,4 1,5 4,0 2,5	15 10 0,2-0,6 0,3-0,9 0,4-1	40

Из формулы (1.13) допустимый коэффициент шума приемника прямого усиления получаем равным

(1.14)

Обеспечение заданной чувствительности приемника прямого усиления ведется аналогично супергетеродинному приемнику, то есть, проверяется неравенство (1.9), где коэффициент шума синтезируется по формуле (1.11).