Конспект лекций для студентов 4 курса дневного отделения специальности 210401. 65 «Физика и техника оптической связи»

Коэффициент шума каскадного соединения 4-полюсника


Знание коэффициента шума позволяет нам не только определить пороговую или реальную чувствительность приемного устройства, но и позволяет выявить основные тенденции построения приемных устройств с целью достижения максимальной чувствительности приемного устройства. С этой целью рассмотрим каскадное соединение нескольких 4-полюсников.

Рис. 3. 5


Каскадное соединение двух 4-полюсников можно представить в виде. Для каждого из указанных 4-полюсников известны коэффициент шума, коэффициент усиления по мощности и энергетическая полоса пропускания. Значения этих показателей показаны на схеме для каждого из 4-полюсников.
Нам необходимо определить основные параметры для 4-полюсника, образованного каскадным соединением указанных 4-полюсников.
Коэффициент усиления по мощности каскадного соединения двух 4-полюсников определяется как .
Что касается энергетической полосы пропускания указанной схемы, то первоначально необходимо определить результирующую амплитудно-частотную характеристику объединенного 4-полюсника за счет перемножения амплитудно-частотных характеристик указанных 4-полюсников, а затем по известной амплитудно-частотной характеристики определить энергетическую полосу пропускания обобщенного 4-полюсника.
Таким образом, определение двух указанных параметров не вызывает каких-либо сложностей.
Теперь остановимся на определении коэффициента шума обобщенного 4-полюсника.
Мощность шумов на выходе второго 4-полюсника можно представить следующим образом
, (3.24)


где ,


.


С учетом этих выражений мощность шумов на выходе каскадного соединения двух 4-полюсников можно представить




Если известны обобщенные параметры 4-полюсника (энергетическая полоса пропускания В, коэффициент усиления по мощности и коэффи-циент шума Ш), то можно определить мощность шумов на выходе следующим образом


(3.27)


Приравнивая выражение (3.26) к (3.27), получим


, (3.28)


откуда путем несложных преобразований получим


(3.29)


Во многих случаях можно считать, что , и предыдущее выра-жение можно представить в упрощенном виде


(3.30)


Из полученного выражения следует, что для уменьшения общего коэффициента шума Ш необходимо, чтобы первый 4-полюсник обладал наименьшей величиной коэффициента шума и максимальным коэффици-ентом усиления по мощности. Чем больше коэффициент усиления первого каскада по мощности, тем меньше влияют шумы последующих каскадов.
Таким образом, при каскадном соединении необходимо стремиться к тому, чтобы коэффициент усиления по мощности был максимальным.
Иногда для получения большого коэффициента усиления применяют непосредственное соединение двух активных элементов. Такое соединение принято называть каскодным.
К каскодным схемам с минимальным коэффициентом шума следует отнести схему ОЭ-ОБ. Каскодное соединение двух каскадов, у которого первый каскад выполнен по схеме каскада с общим эмиттером, а второй - по схеме каскада с общей базой, обладает наименьшим коэффициентом шума среди всех видов каскадно-соединенных усилителей. В этом случае каскад с общим эмиттером обеспечивает максимальное усиление по мощности, при этом коэффициент усиления по напряжению первого каскада близок к 1. Это связано с тем, что входное сопротивление каскада с общей базой равно 1/S, где S - крутизна транзистора. Таким образом, первый каскад работает на малое входное сопротивление и его коэффици-ент усиления по напряжению может быть определен .