MEŘENÍ ŠUMOVÉHO ČÍSLA

Chuck MacCluer W8MQW 1/27/97

Překlad Petr Bravenec, OK2PID
Při překladu jsem narazil na pojmy, kterým sice rozumím, nicméně v češtině jsem je nikdy neviděl. Překlad proto asi nebude nic moc. Pokud se vám něco nebude líbit a víte, jak to v češtině lépe vyjádřit, napište mi.
Šumový generátor poskytuje dvě teploty: horkou T = Th a studenou T = 290.

Poměr nadbytečného šumu (Excess noise ratio): Na vstup reálného šumícího zesilovače připojme šumovou hlavu, zařízení, které se normálně jeví jako reálný odpor 50 Ohmů s šumovou teplotou 290 K, ale při připojení napětí se z něj stane zdroj šumu o mnohem vyšší teplotě T = Th.

Poměr nadbytečného šumu (ENR) šumové hlavy je

ENR = (Th - 290)/290 = Th/290 - 1.

Nadbytečný šum je dosažen drážděním šumové diody. Hodnota ENR bývá vyznačena přímo na zařízení šumové hlavy, typická hodnata na 1 GHz je 15.5 dB. Napájecí napětí, potřebné pro vydráždění diody na teplotu Th, je obvykle 28 Voltů.

Y faktor: Nyní změřme výkon zesilovače na výstupu při teplotě 290 a při teplotě Th. Potom vypočteme Y faktor:

Y = G(Th + Tn)/G(290 + Tn)

= (Th/290 + Tn/290)/(1 + Tn/290),

Měření můžeme snadno provést postupným vkládáním definovaného útlumu (atenuátor) mezi šumovou hlavu a zesilovač, dokud neztlumíme výstupní výkon při připojeném horkém šumu o teplotě Th na úroveň naměřenou při připojeném studeném zdroji šumu o teplotě 290 K a odpojeném atenuátoru. Z hodnoty útlumu, potřebného pro vyrovnání výkonových úrovní, vypočteme faktor Y. This can be done automatically using op amps in summing, log, and antilog configurations.

V termínech šumového čísla F: Jak bylo vysvětleno na předchozí straně,

F = Tn/290 + 1

se nazývá šumové číslo zesilovače. Potom substitucí Tn/290 = F-1 vypočteme Y faktor:

Y = (Th/290 + F - 1)/F = (ENR + F)/F = ENR/F + 1.

Závěr: Šumové číslo, ENR a faktor Y jsou ve vzájemném vztahu vyjádřeném rovnicí

F = ENR/(Y-1) .

Pak tedy šumové číslo f zesilovače vypočteme

f = 10 log F = 10 log ENR - 10 log (Y-1),

a šumovou teplotu

Tn = 290(F - 1).

Příklad: ENR šumové hlavy je změřen na 1296 MHz 15.6 dB. Když připojíme šumovou hlavu na vstup nízkošumového zesilovače pro 1296 MHz, zjistíme, že potřebujeme útlum 15.3 dB pro utlumení horké urovně na studenou úroveň. Potom Y faktor je

Y = 10^1.53 = 34.1.

To znamená, že šumové číslo zesilovače je

f = 15.6 - 10 log 33.1 = 0.4 dB,

neboli

F = 10^0.04 = 1.0965,

a šumová teplota

Tn = 290 (F - 1) = 290 (0.0965) = 28 K