Коэффициент шума

Реальные источники сигнала и усилители сигналов можно представить как шумящие, т.к. последние способны вносить шумовые компоненты и тем самым ухудшать отношение сигнал/шум на выходе усилительных устройств различного назначения.

Любую систему можно представить в виде следующей структурной схемы, состоящей из шумящего источника сигнала и шумящего 4-полюсника.

Рис. 3. 4

Шумящий 4-полюсник обладает номинальными мощностями сигнала Р_с и шума Р_ш. Изменение отношения сигнал шума по сравнению с отношением сигнал/шум на входе 4-полюсника характеризует шумовые свойства шумящего 4-полюсника.

Заметим, что в этом отношении фигурируют номинальные мощности, т.е. мощности, отдаваемые в согласованную нагрузку. При нарушении согласования - мощности сигнала и шума изменяются по сравнению с номинальными, однако эти мощности изменяются одинаково и их отношение остается постоянным. Поэтому отношение номинальных мощностей сигнала и шума может служить для оценки источника не только на согласованную, но и на рассогласованную нагрузку. Следовательно, полученные результаты, справедливые для режима согласования можно распространить и на случай рассогласования. Поэтому в дальнейшем мы будем рассматривает лишь режимы согласования при оценки шумовых свойств шумящих 4-полюсников.

Предположим, что на вход шумящего 4-полюсника подается смесь сигнала и шума с выхода шумящего источника сигнала, при этом отношение сигнал/шум на выходе источника сигнала можно представить как . На выходе шумящего 4-полюсника мощности сигнала и шума определяются шумовыми свойствами этой цепи.

Для характеристики шумовых свойств шумящего 4-полюсника вводится коэффициент шума, который представляет собой отношение на входе к отношению сигнал/шум на выходе исследуемой цепи и может быть представлен как

(3.10)

Таким образом, коэффициент шума показывает во сколько раз изменяется соотношение сигнал/шум при прохождении через шумящий 4-полюсник.

, (3.11)

где - коэффициент усиления по мощности шумящего 4-полюсника.

Отсюда .

Шумы 4-полюсника можно пересчитать ко входу, тогда величина является полной мощностью шумов источника и 4-полюсника, пересчитанная ко входу последнего. Тогда коэффициент шума есть отношение пересчитанной ко входу полной мощности шумов к величине мощности шумов источника и определяется по формуле

(3.12)

Обычно считают, что у шумящего источника сигнала шумы создаются внутренним сопротивлением и равны . С учетом этого коэффициент шума можно представить как

, или (3.13)

Представим номинальную выходную мощность шумов в виде суммы мощностей шума источника и собственных шумов 4-полюсника

(3.14)

Тогда коэффициент шума 4-полюсника можно представить следующим образом'

(3.15)

Очевидно, что в случае идеального нешумящего 4-полюсника и . При наличии шумов величина коэффициента шума возрастает тем сильнее, чем больше шумит 4-полюсник.

Выражение для собственных шумов 4-полюсника можно представить

(3.16)

Таким образом, зная коэффициент шума 4-полюсника можно определить его собственные шумы.