Генератор шуму

Размещено на http://www.allbest.ru/

Генератор шуму

Загальні відомості про пристій (будова і принци дії, графічна частина)

шум генератор діод

За звичай регулювання високочастотних каскадів приймачів проводять за допомогою генератора стандартних сигналів, калібрований вихідний рівень яких можна вимірювати в залежності від конкретних випадків. До виходу приймача підключають індикатор низькочастотного сигналу, частіше всього звичайний вольтметр змінної напруги або осцилограф. Однак слідує зазначити, що створювати таку установку не завжди потрібно.

В більшості випадків можна обійтись більш простим генератором струму. Адже це по суті той же генератор сигналів, але він не вимагає перестройки по частоті. Він генерує шум з рівномірним спектром в широкому діапазоні частот від одиниць кілогерц до десятків мегагерц. Потужність шуму в багато раз перебільшує потужність власних шумів приймача при постійній полосі стану. Це дає можливість проводити настройку високочастотних ланцюгів приймача, орієнтуючись на зміну рівня шуму на виході.

Принципіальна схема нескладного генератора шуму приведена на рис. 1. Джерелом шуму являється напівпровідниковий діод - стабілітрон VD1, працюючий в режимі лавинного пробою при дуже малому тоці. Сила току через діод дорівнює всього лише 1000 мкА.Нагрузкою служить резистор R4 опром 52 або 75 Ом. Через конденсатор С3 і гніздо ХS1 генератор шуму підключають до приймача коаксіальним кабелем з відповідним хвильовим опором.

Для управління роботою генератора шуму служить мікросхема DD1. На логічних елементах DD1.1 і DD1.2 зібраний генератор прямокутних імпульсів, а на елементі DD1.3 - схема заборони. Коли вимикач SA1 розімкнутий, до виходу і через резистор R2 приложений високий рівень і на виводі 3 появляються позитивні імпульси амплітудою приблизно 11В. Тривалість імпульсів і пауз імпульсними приблизно однакова, період повторення дорівнює 4 с. В час непозитивних імпульсів стабілітрон VD1 генерує шум, а в паузах він виключений. При цьому на виході приймача будуть чергуватися шумовий сигнал від генератора і власний шум приймача. Інтенсивність шуму можна послаблювати з допомогою описаного ступінчастого атенюатора. Якщо в процесі регулювання буде збільшуватися різниця між шумовим сигналом генератора і запасними шумами, значить, збільшиться відношення сигнал/шум і загальна чутливість приймача. Якщо контакти включателя замкнуті, то на виході елемента DD1.3 (вихід 3) встановиться високий рівень і оператор буде виробляти шум постійно.

Інтенсивність генератора шуму на стабілітроні досить висока. Для її оцінки проводився такий експеримент. Генератор підключали на вхід приймача на частоті 28 МГц. Приймач мав чутливість біля 1 мкВ при відношенні сигнал/шум 3:1 (10дБ) і полосу пропускання 3 Бц. Включивши генератор шуму, відмічали покази вольтметра на вході приймача. Таку ж напругу показував вольтметр, якщо замість генератора шуму на вхід подавати сигнал від генератора стандартних сигналів з вихідним рівнем 25 мкВ.

Генератор шуму зібраний на платі із одностороннього фольгірованого склотекстоліту (рис. 2) і поміщений в металевий корпус. Живлення подають від зовнішнього джерела напругою 12 В, використовує генератор біля 1 мА.

Стабілітрон Д814Б можна замінити на Д814А, а мікросхему - на 176ЛА7. Конденсатор С1 типу К73-17, С2 і С3 - К10-7В, а С4 - К50 - 5. Правильно зібраний генератор налагодження не потребує. Достатньо з допомогою осцилографа переконатися в наявності прямокутних імпульсів на виході 3 логічного елемента DD1.3.

Незважаючи на високу інтенсивність шуму, створюваного генератором на стабілітроні, на жаль, не існує простого і однозначного зв'язку між потужністю шуму і режимом, а також параметрами застосовуючого стабілітрона. Іншими словами - це джерело не каліброваного шуму і використовувати для кількісного вимірювання чутливості приймача не представляється можливим.

Чутливість сучасних приймачів УКВ діапазону, в особливості різних, часто буває дуже високою. Виміряти її в мікровольтах з допомогою генератора сигналів не вдається. Складність являється в тому, що атенюатором генератора практично дуже складно достовірно ослабити сигнал до рівня десятих і сотих долей мікровольта.

В таких випадках для оцінки чутливості застосовують коефіцієнт цьому приймача. Це величина, яка показує скільки разів потужність шуму на виході реального приймача, тобто такого, в кого шум визначається тільки тепловими шумами еквівалента антени (4,5). Величина потужності шуму на виході ідеального приймача залежить від температури еквівалента антени і полоси допускання приймача. Потужність шумів на виході реального приймача залежить від ряду факторів і на практиці її визначають косвеним шляхом. Для цього на вхід подають вібрований по рівню шум і збільшують його інтенсивність до тих поки потужність не стане рівною потужності власного шуму приймача. Звичайно, що на виході сумарна потужність підвищиться у два рази.

Задачу одержання каліброваного по рівню шуму рішають приміненням в генераторі спеціального вакуумного діода, працюючого в режимі насиченості. Спектральна щільність потужності генерую чого шуму пропорційна анодному току діода. що провести нескладні математичні обчислення, то виясниться, що величину коефіцієнта шуму приймача при випробуваннях по проведеній вище методиці із застосуванням генератора шуму на вакуумному діоді можна визначити з рівності: Кш=201аRа, де Кш - коефіцієнт шуму приймача, КТо; Іа - ток анода, мА; Rа - одно еквівалента антени, Ом.

Одержали поширення шумові діоди двох типів - 2 Д3Б і 2Д2С. Перший з них застосовується в діапазоні високих частот (до 30 МГц), другий - в діапазоні дуже високих або ультрависоких частот (до МГц). Діод 2Д3Б допускає максимальний струм анода 5 мА, 2Д2С мА. Очевидно, що максимальний коефіцієнт шуму, виміряний з застосуванням генераторів на таких діодах може бути:

у випадку використання діода 2Д3Б - Кш=5КТо при Rа= 50 Ом і 7,5 КТо при Rа= 75 Ом;

у випадку використання діода 2Д2С - Кш=40КТо при Rа= 50 Ом і 60 КТо при Rа= 45 Ом.

Принципіальна схема генератора шуму зображена на рис. Це складається з блока живлення (рис. 3) і виносної головки (рис.). В блоці живлення міститься випрямляч (VD1) і стабілізатор (VD6) точної напруги, а також випрямляч напруги накалу катода (VD2-6) і схема регулювання струму накалу на транзисторах VT1 s VT2. виведена на передню панель блока, На ній також розташований і міліамперметр, вимірюючий анодний струм нульового діода.

Пристрій має дві змінні генераторні головки з діодами двох типів. Вони зібрані по одній схемі. Анодне навантаження еквівалентом антени служить резистор R1. Він може бути типу МЛТ-35 на 51 або 75 Ом. Конденсатор С3 служить для розділення шумів і постійної напруги, виділяє мого на R1. Резистор R2 - проволочений, опром 2,2 Ом. Він використовується в головці з діодом 2Д3Б і служить для створення однакової напруги для схеми регулювання току накалу катода діоду.

Враховуючи, що коефіцієнт шуму зв'язаний з анодним струмом, накалу міліамперметра для зручності краще переписати в одиницях . Це складно зробити відповідним вибором резистора R3 в тоці живлення в залежності від струму повного відхилення стрілки опору рамки пристрою РА1. В даній конструкції застосований амперметр типу М4203 на струм 4 мА. Для більшості випадків достатньо обмежитись максимальною величиною вимірює мого коефіцієнта шуму. Наприклад, при Кш=15КТо максимальний струм через діод рівний 15 мА, якщо Rа= 50 Ом, і 10 мА для Rа= 75 Ом. Виходячи із цього і вибирають опір шунтуючого резистора R3. Звичайно, що має зміст використовувати міліамперметр зі шкалою 15 або 10 мА. В першому випадку шкала пристрою буде прямо відповідати одиницям КТо, а в другому покази прийдеться помножувати на 1,5.

Підключення генераторної головки до блока живлення виконують при допомозі з'єднювача ОПЦ-ВГ-5/16-В. Роз'єм ХS1 головці - типу СР-50-73Ф. Конденсатори С1 і С2 - типу П-2, а С3 - КДУ. Монтаж в середині головок ведуть прицільно приурочуючи виводи деталей.

Вимірювання коефіцієнту шуму приймача виконують з виключеної автоматичної регуліровки підсилення. До виходу приймача, як і випадку з генератором шуму на стабілітроні, виключають індикатор виходу - вольметр змінної напруги. Якщо використовується лінійний детектор в приймачі ким SSB або CW), то покази індикатора, реєструю чого приріст від генератора в порівнянні з власним шумом приймача повинні збільшуватися в 0,41 рази.

Размещено на Allbest.ru