Радіовипромінювання

Одним із основних параметрів радіоприймальних пристроїв ВЧ і НВЧ, що використовуються в далекому зв’язку, радіолокації і радіонавігації, телебаченні і радіомовленні, є чутливість. Чутливість приймальних пристроїв (і його вузлів – підсилювачів, перетворювачів і т.д.) обмежується, головним чином, рівнем електромагнітних флуктуацій, тобто внутрішніми шумами цих пристроїв. Найбільш просто і достовірно чутливість може бути проконтрольована за допомогою вимірювальних генераторів шуму (ГШ), що служать мірами спектральної густини потужності шумового радіовипромінювання (СГПШ).

СГПШ () − це межа відношення потужності шумового радіовипромінювання у визначеному частотному інтервалі , до значення цього частотного інтервалу за умови, що інтервал наближається до нуля. СГПШ чисельно дорівнює потужності шумового радіовипромінювання в частотному інтервалі 1 Гц, її одиницею є Вт/Гц.

Відтворення одиниці СГПШ чи еквівалентної одиниці шумової температури – кельвіна ґрунтується на властивості абсолютно чорного тіла випромінювати електромагнітні хвилі у відповідності до закону Планка:

, (6.7)

де – абсолютна температура, К; – частота радіовипромінювання, Гц; – стала Планка, Дж/с; – стала Больцмана, Дж·К^-1.

При (неквантова область випромінювання) можна вважати . На практиці використовується номінальна надлишкова СГПШ , тобто різниця номінальних СГПШ двох тіл, нагрітих до температур і , відповідно. Тоді

,

де =293 К (нормальна температура, 20 ⁰С).

Генератори шуму різних конструкцій і принципів дії градуюють шляхом порівняння їх СГПШ із шумами еталонних теплових ГШ за допомогою приймача-радіометра.

В СРСР було створено державний еталон СГПШ, у його склад входять: набір еталонних теплових ГШ, компаратори (приймачі-радіометри), а також пристрої для контролю умов вимірювання і незмінності відтвореного розміру одиниці СГПШ (рис. 6.18, 6.19) [23].

Діапазон частот 0,002 – 178,3 ГГц перекривається дев’ятьма низькотемпературними ГШ, що працюють з коаксіальними (до 12 ГГц) і хвильоводними трактами. Кожен еталонний ГШ являє собою одномірну модель абсолютно чорного тіла з термодинамічною температурою поблизу точки кипіння азоту. Основним вузлом низькотемпературних ГШ є занурене в азотний кріостат погоджене навантаження (випромінювач), теплове електромагнітне випромінювання якого виводиться з кріостата через теплоізолюючу лінію передачі до вихідного з'єднувача, що має температуру, близьку до кімнатної.

 

Рис. 6.18. Структурна схема ДЕ СГПШ