Всякий проводник содержит множество свободных электронов, которые находятся в непрерывном хаотическом движении. Скорость свободных электронов в проводнике зависит от его температуры и возрастает при ее повыц[ении. Хаотическое перемещение электронов в проводниках принято называть шумовыми флюктуа-пиями, а возникающую на концах проводника разность потенциалов- шумовым напряжением.

Форма шумового напряжения сложна, так как хаотическое перемещение электронов в проводнике не является периодическим. Поэтому частотный спектр шумового напряжения очень широк и содержит составляющие от самых низких до самых высоких частот. Ввиду случайности и кратковрементюсти хаотического перемещения свободных электронов все частотные составляющие шумового напряжения имеют одинаковые амплитуды. Величина шумового напряжения Сшт тем больше, чем больше активное сопротивление проводника и чем выше его температура.

Вредное воздействие на работу приемника оказывают только те частотные составляющие шумового напряжения, которые входят в полосу пропускания приемника и усиливаются его усилительными каскадами.

Если между сеткой и катодом первой лампы приемника включить активное сопротивление R, то на сетке лампы появится напряжение теплового шума. Теоретически доказано, что действующее значение такого напряжения равно

t/m.t = k«r/?-2A/, (2.15)

где постоянная Больцмана, равная 1,38-10" джоулей на

градус; это средняя кинетическая энергия теплового движения одного свободного электрона в проводнике, температура которого равна одному градусу Кельвина; Т - реальная температура резистора R в градусах Кельвина;

Д - активное сопротивление (в омах), создающее напряне-ние теплового шума на входе приемника; 2Д/-полоса пропускания приемника в герцах. При теоретических расчетах напряжения теплового шума принято полагать, что шумяшее сопротивление имеет температуру 290° Кельвина. Она считается стандартной комнатной температурой и соответствует 17°С. При такой температуре формула (2.15) может быть написана в следующем виде:

(2.16)

где /?-сопрогивлеппе, создающее напряжение теплового шума, ком;

fm.T-действующее значение напряжения теплового шума в мкв.

Если на входе радиоприемника включен колебательный контур, то напряжение тепловых шумов на контуре при комнатной температуре равно

tm.T = -]-K (2.17)

где Ra - резонансное сопротивление контура.

Напряжение Um.v бывает порядка единиц микровольт.

3. Шумы приемной антенны

В приемной антенне ЭДС шумов возникает по многим причинам. Поэтому она больше ЭДС теплового шума ее полного активного сопротивления. Однако тепловые шумы в антенне радиолокационного приемника яв.чяются основными.

Антенна Фидер Вход приемника

Рис. 2.16. Эквивалентная схема приемной антенны

как генератора шумов: н 2-входные зажимы антенны, 3 и 4 -входные зажимы приемника

Происхождение дополнительных шумов обусловлено термодинамическим об.меном энергии между антенной и окружающей средой, в которой происходит непрерывное тепловое движение различных частиц. Кроме того, антенна принимает шум космического пространства, частотный спектр которого совпадает со спектром тепловых шумов.

С точностью, вполне достаточной для практики, .можно определить ЭДС шумов радиолокационной антенны по формуле

£„.А = К4АГ./?А-2Д/. (2.18)

Сопротивление Ra практически равно сопротивлению излучения антенны и обычно бывает в пределах 40-70 ом.

Как генератор шума прие.мную антенну можно заменить схемой, представленной иа рис. 2.16, в которой к ее зажимам подключен фидер, соединяющий антенну с приемником.

Если антенна согласована с приемником, а потери энергии в фидере малы, то напряжение тепловых шумов антенны, действующее на входе приемника, равно

и.,, = 1==УШ%. (2.19)

Мощность тепловых шумов антенны, отдаваемая приемнику, при выполнении условий согласования равна

Рш. вк = = = • 2Д/. (2.20)

Эта величина называется номинальной мощностью шумов на входе приемника.

В формуле (2.20) произведение kT есть энергия тепловых шумов антенны, отдаваемая приемнику на один герц его полосы пропускания. Номинальная мощность, отдаваемая приемнику, не зависит от типа приемной антенны и ее конструкции. Она одинакова для всех антенн.

4. Ламповые шумы

Шумы электронных ламп создаются из-за неравномерного вылета электронов из катода, хаотического перераспределения электронов между положительными электродами лампы, а также за счет появления индуигированных токов в цепи управляющей сетки и других причин. В результате указанных причин количество электронов, прилетающих к аноду, непрерывно изменяется (даже при строго постоянных напряжениях на электродах лампы). Процесс неравномерного вылета электронов из катода называется дробовым эффектом.

Небольшие беспор.чдочные изменения анодного тока лампы создают на сопротивлении анодной нагрузки шумовое напряжение, которое подается на управляющую сетку следующей лампы и усиливается вместе с полезными сигналами. Отсюда ясно, что наиболее вредное влияние на работу приемника оказывают шумы его первой лампы, так как они усиливаются наибольшим числом каскадов. Поэтому с точки зрения уменьшения внутренних шумов приемника особо важное значение имеет правильный выбор первой лампы приемника и режима ее работы.

Переменные составляющие шумового напряжения, возникающего на сопротивлении анодной нагрузки за счет флюктуации анодного тока, распределены по частотному спектру так же равномерно, как и составляющие теплового шума.

Шумовое сопротивление усилительной лампы

Для сравнения различных ламп по их шумовым свойствам условились считать, что флюктуации анодного тока создаются напряжением тепловых шумов, возникающим на воображаемом шу-