Шумовые свойства антенно-фидерной системы
Шумы ВЦ с транзисторным каскадом при ненастроенной антенне. Реальная чувствительность приемника, работающего от открытой антенны, может быть получена из (1.18) при подстановке
Дж/град; 
К; 
.
[В/м], (4.61)
где 
– коэффициент шума радиоприемника; 
– шумовая полоса пропускания приемника; 
– отношение сигнал/помеха (по напряжению) на выходе радиочастотного тракта приемника. Значение коэффициента различимости определяется типом модуляции радиосигнала и назначением радиоприемного устройства.
Для радиоприемников АМ-сигналов 
, для ЧМ-приемников 
, где 
– отношение сигнал/помеха на выходе детектора радиоприемника, заданное в зависимости от необходимого качества работы (например, для вещательных радиоприемников 20 дБ); 
– глубина амплитудной модуляции; 
; 
– девиация частоты, принятая при измерении чувствительности; 
– наибольшая допустимая девиация частоты; 
– выигрыш в помехоустойчивости при переходе от АМ к ЧМ при флюктуационных помехах, где индекс частотной модуляции 
; 
– максимальная модулирующая частота.
Допуская для приемников умеренно высоких частот 
, получим выражение для реальной чувствительности
[В/м]. (4.62)
При работе от ферритовой антенны чувствительность задают как напряженность поля:
[В/м], (4.63)
где 
– коэффициент шума ВЦ с первым транзистором.
Для определения 
используем эквивалентную схему (рис. 4.21), где 
и 
– приведенные ко входу активного элемента активные проводимости контура и А, В – трансформированная со стороны входа реактивная проводимость.
Рис. 4.21 - Эквивалентная схема ВЦ с ненастроенной антенной
Для одноконтурной входной цепи коэффициент шума [1]
, (4.64)
где 
– коэффициент шума транзистора, который работает от генератора с внутренней проводимостью 
; 
– сопротивление потерь катушки связи.
Коэффициент шума первого транзистора зависит от его параметров, режима по постоянному току (напряжение на коллекторе ЕК0 , тока эмиттера IЭО), вида каскада (усилительный или преобразовательный), рабочей частоты f0, а также от проводимости генератора GГ. Зависимость 
от величины GГимеет минимум [24]:
, 
. (4.65)
В диапазоне 
, где 
– граничная частота транзистора по коэффициенту передачи по току в схеме с общей базой (a). Для определения 
можно использовать приближенные формулы:
;
(4.66)
; (4.67)
, (4.68)
где 
– сопротивление эмиттерного p-n перехода; 
– сопротивление базовой области транзистора; a – коэффициент усиления по току в схеме с общей базой на низких частотах; D = 1…5 – дробовый коэффициент, зависящий от качества и технологии изготовления транзистора.
При работе транзистора в преобразовательном режиме его коэффициент шума существенно возрастает по сравнению с режимом усиления и достигает величины 
@ 4 
. Минимизация шумов транзистора, в соответствии с условием (4.65), может быть обеспечена за счет подбора связи контура с транзистором:
, (4.69)
где 
, 
– проводимость и эквивалентная добротность контура, нагруженного цепью антенны.
Другой путь уменьшения шумов ВЦ – оптимизация связи между контуром и антенной. Как видно из выражения (4. 56), уровень шумов падает с увеличением отношения
(4.70)
пропорционально квадрату коэффициента связи. Падение шумов ВЦ при увеличении 
объясняется ухудшением добротности входного контура за счет сопротивления, вносимого из цепи антенны.
Для минимизации шумов следует выбирать 
, или, с учетом (4.70),
. (4.71)
При таком увеличении связи ухудшается селективность и возрастает влияние изменений параметров антенны на частоту настройки колебательного контура.
Разумный компромисс для приемников умеренно высоких частот имеет место при условии 
, откуда с учетом 
; (4.72)
.
Шумы ВЦ с настроенной антенной. Расчет шумов входной цепи с настроенной антенной отличается тем, что связь контура с антенной и нагрузкой выбирают из двух условий – согласования по мощности и согласования по минимуму внутренних шумов, т.е. по максимуму отношения сигнал/шум. Для наиболее употребительной схемы с двойной автотрансформаторной связью (рис. 4.18) условие согласования проводимостей нагруженного контура с проводимостью, вносимой антенной, и условие согласования транзистора по минимуму шума (4. 61) образуют систему уравнений [1]
;
, (4.73)
где 
– входная проводимость транзистора;
– проводимость антенны;
– резонансная проводимость контура.
Отсюда коэффициенты включения
; (4.74)
, (4.75)
где 
– волновое сопротивление контура.
Поскольку система (4. 72), (4. 73) не определяет заданной неравномерности в пределах полосы пропускания, должна быть произведена дополнительная проверка на выполнение условия
, (4.76)
где эквивалентная добротность контура согласованной входной цепи
. (4.77)
Коэффициент шума определяют по упрощенной формуле
. (4.78)
Коэффициент шума ВЦ с каскадом на полевом транзисторе с p-n переходом в предположении, что током затвора можно пренебречь, а также для транзисторов со структурой МОП
, (4.79)
где 
(рис. 4.21).
Тепловые шумы в токопроводящем канале характеризуются шумовым сопротивлением
, (4.80)
где S – крутизна характеристики полевого транзистора (1.8).
Коэффициент шума полевых транзисторов на СВЧ ниже, чем у биполярных.
Коэффициент шума всего радиоприемного устройства определяется выражением
, (4.81)
где 
– затухание входного тракта радиоприемного устройства, равное обратной величине коэффициента передачи от антенны до входной цепи;
– коэффициент шума входной цепи;
– коэффициенты шума последующих за входной цепью устройств;
– коэффициент передачи по мощности входной цепи;
– коэффициенты передачи по мощности последующих за входной цепью устройств.
Выражение (4.81) показывает, что коэффициент шума радиоприемного устройства, а значит, и чувствительность определяется величиной затухания входного тракта, коэффициентом шума и коэффициентом передачи входной цепи, а также коэффициентом передачи по мощности последующего за входной цепью устройства (усилителя).
Коэффициент шума контура с электронной перестройкой частоты на варикапах (рис. 4.19, а и рис. 4.20, б) определяется формулой [25]
, (4.82)
где q = 1,6 – 10–19 K – заряд электрона;
– обратный ток p-n-перехода;
– резонансное сопротивление контура.
Если в контур включен последовательный конденсатор 
(рис. 4.19, в и рис. 4.20, а), то коэффициент шума рассчитывается по формуле
, (4.83)
где 
.
Включение конденсатора приводит к некоторому уменьшению коэффициента шума.