Chương 1 Sơ đồ khối tổng quát, chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của các thiết bị thu phát
3. Tạp âm của mạch cộng h−ởng LC
Xét mạch cộng hưởng đơn có điện cảm L, điện dung C, tổn hao trong cuộn cảm r (hình 2 - 8).
Uta c Uta L
e r r
L
c
)
a b)
~
H×nh 2 - 8
Điện trở r sinh ra tạp âm, nên ta có thể thay nó thành sơ đồ (hình 2 - 8b) : eta = 4kT rD0 ta
Chuyển từ eta sang Uta có thể thực hiện theo công thức :
Uta =Q e. ta=Q 4kT rDo ta (2.22) Ta biết, với mạch cộng h−ởng LC thì Q
r
= ρ và
2
Ro
r
= ρ cho nên thay vào:
Uta = 4kT R Do o ta (2.23) R0 là điện trở cộng h−ởng t−ơng đ−ơng của khung LC.
Công suất tạp âm danh định của mạch LC :
2
4
o td o
P U kT
= R = Dta
Nh− vậy phụ thuộc chủ yếu vào và của mạch. Do đó muốn giảm tạp âm bản thân của mạch, tr−ớc tiên cần giảm của mạch, còn thông thường do yêu cầu chọn lọc quyết định.
P0 T0 Uta
T0 Dta
Lúc đó có thể định nghĩa của khung cộng hưởng như sau: dải tạp âm tương đương của khung cộng hưởng là dải tần số, trong đó một điện trở thuần có giá trị bằng (điện trở cộng h−ởng t−ơng đ−ơng của khung) có thể tạo một giá
trị trung bình bình phương điện áp tạp âm như là khung đã tạo ra ở tất cả mọi tần sè.
Uta
R0
2.5. Tạp âm của anten thu
ở những thiết bị thu vô tuyến điện, tạp âm của anten thu sẽ đ−a thẳng vào thiết bị và mức độ tạp âm không phụ thuộc vào sự hoàn thiện của thiết bị, đôi khi nó còn có tác dụng quyết định đến khả năng thu tín hiệu của thiết bị. Cho nên ta cần đánh giá tạp âm này.
Tạp âm anten thu là do điện trở tổn hao của bản thân anten sinh ra. Điện trở này dưới tác động nhiệt sinh ra tạp âm nhiệt, do đó nó do nhiệt độ của anten (thông th−ờng lấy T = 300
Rth 0 K) quyết định.
Theo công thức Naiquist, thành phần tạp âm tiêu hao sẽ bằng:
Ubt2 =4kTR Dth ta (2.24)
Tương tự, người ta đánh giá tạp âm bên ngoài (tác động của các loại tạp âm bên ngoài đ−a tới) bằng tạp âm do một điện trở thuần bằng điện trở bức xạ RΣ của anten sinh ra ở một nhiệt độ TΣ nào đó.
Utabx2 =4kT R DΣ Σ ta (2.25)
Như vậy T thực chất chỉ là một nhiệt độ tạp âm tương đương nào đó (không có thực), để nếu điện trở thuần bằng
Σ
RΣ ở nhiệt độ ấy, nó sẽ sinh ra tạp
âm nhiệt bằng toàn thể tạp âm bên ngoài, thực tế tạo trên anten.
Do tính chất độc lập thống kê của hai loại tạp âm với nhau, ta có thể tính tạp
âm chung của anten bằng :
(2.26)
2 2 2 4 4
4 ( ) 4
taA tabt tabx th ta ta
a ta th a ta A
U U U kTR D kT R D
kT D R R kT D R
Σ Σ Σ
= + = +
= + =
=
ở đây : RA =Rth +RΣ - điện trở toàn phần của anten.
a th
th th
R R
T T T
R R R R
Σ Σ
Σ Σ
= +
+ + (2.27)
~ UtaA
+ Σ
=R R RA th
H×nh 2 - 9
Là nhiệt độ tạp âm tương đương của anten.
Ta : Giá trị tính toán, là một nhiệt độ không có
thực. Nó có ý nghĩa vật lý nh− nhiệt độ của điện trở thuần có giá trị bằng RA sao cho nó sinh ra một giá trị trung bình bình ph−ơng điện áp tạp âm nh− anten thu thực tế đã sinh ra (U2taA).
Khi đó ta cũng có thể biểu diễn anten về mặt tạp âm nh− một nguồn áp tạp
âm có nội trở RA không sinh tạp âm (hình 2 - 9).
Nếu để ý rằng hiệu suất của anten A
th
R R R
η Σ
Σ
= + th× ta cã thÓ viÕt : Ta =ηATΣ + −(1 ηA)T (2.28)
Ngoài ra người ta còn dùng khái niệm nhiệt độ tạp âm tương đối của anten thu
A Ta
γ = T (2.29)
Thông thường ta biết các giá trị R R Tth, Σ, đối với từng anten thu một. Muốn xác định Uta ta cần phải biếtTΣ .
ở dải sóng cực ngắn và cao hơn, một cách gần đúng có thể nói T phụ thuộc vào 3 yếu tố chính (không kể các loại nhiễu nhân tạo gây nên nh− nhiễu công nghiệp, nhiễu do các đài phát VTĐ) đó là :
Σ
a) Sự bức xạ của những tia vũ trụ(tạp âm vũ trụvà các thiên thể gây nên);
b) Sự bức xạ nhiệt của khí quyển (tạp âm do khí quyển gây nên);
c) Sự bức xạ do mặt đất gây nên( tạp âm nhiệt mặt đất).
Do đó : TΣ có thể coi là gồm 3 thành phần :
TΣ =Tv +Tkq +Td (2.30)
Cách xác định thành phần này đ−ợc trình bầy cụ thể ở nhiều tài liệu tham khảo. Trên tính toán, thiết kế dựa theo các điều kiện làm việc thực tế để lựa chọn.
2.6. Tạp âm của dụng cụ điện tử và bán dẫn
Dụng cụ điện tử và bán dẫn là những nguồn dòng hoặc nguồn áp để biến năng l−ợng của điện áp một chiều thành những năng l−ợng của tín hiệu cần gia
công. Chúng tạo thành các mạch điện tích cực. Chúng ta cần xác định đánh giá
định l−ợng tác động tạp âm của chúng gây nên trong các mạch điện.