Генераторы шумовых сигналов

Генераторы шумовых сигналов являются источниками флуктуационного напряжения с определенными вероятностными характеристиками. Приборы этого типа, относящиеся к группе Г2, применяются при измерении коэффициента шума приемно-усилительных устройств, при оценке нелинейных искажений, помехоустойчивости различных радиоэлектронных устройств и т.п. Серийные генераторы шума классифицируются преимущественно по диапазону частот: низкочастотные (от единиц Гц до единиц МГц), высокочастотные (единицы–сотни МГц), сверхвысокочастотные (сотни МГц–десятки ГГц).

Принцип действия генератора шумовых сигналов поясняется рис. 6. где изображена обобщенная структурная схема НЧ-генератора. Задающим генератором здесь является первичный источник шума, в качестве которого могут использоваться нагретый непроволочный резистор, вакуумные и полупроводниковые шумовые диоды, фотоэлектронные умножители, тиратроны, газоразрядные трубки. Действие первичных источников шума базируется на физических явлениях, связанных с неравномерным движением носителей электрических зарядов в элементах электрических цепей. Резисторы создают шумы за счет хаотического движения электронов. Среднеквадратическое значение напряжения шума, создаваемого резистором, определяется по формуле

где k – постоянная Больцмана, равная 1,38×10^-23 Дж/К; Т – абсолютная температура, К; R – активное сопротивление, на котором измеряется шумовое напряжение, Ом; Df — полоса частот, в которой производится измерение. Из формулы видно, что для увеличения шума резистор нужно нагреть. Резисторы в качестве первичного источника шума используются в диапазоне 0,1...11,5 ГГц, в коаксиальных и волноводных конструкциях.

Лекция 9 КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМЫ, СПЕКТРА И НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ СИГНАЛОВ

Приборы для исследования формы, спектра и нелинейных искажений сигналов образуют одну из наиболее представительных подгрупп в общей классификации приборов – подгруппу С. Внутри этой подгруппы сконцентрированы осциллографы универсальные (С1), измерители коэффициента амплитудной модуляции (С2) и девиации частоты (С3), анализаторы спектра (С4), измерители нелинейных искажении (С6) и, наконец, осциллографы скоростные и стробоскопические (С7), запоминающие (С8) и специальные (С9).

Осциллографом называется прибор для наблюдения или регистрации электрических сигналов, а также для измерения их параметров. Слово «осциллограф» произошло от латинского слова «осцилум» – колебание и греческого слова «графо» – пишу. Таким образом, осциллограф в буквальном смысле – прибор для записи (регистрации) колебаний. Основная функция осциллографа заключается в воспроизведении в графическом виде различных электрических колебаний (осциллограмм), так как это принято в радиотехнике. Чаще всего с помощью осциллограмм наблюдается зависимость напряжения от времени. Ось X является осью времени, а по оси Y откладывается напряжение сигнала. С помощью осциллографа можно исследовать различные неэлектрические процессы, если использовать специальные преобразователи неэлектрических величин в пропорциональные им напряжение или ток. Осциллограф позволяет осуществить измерение различных параметров сигнала, например амплитуды, длительности, частоты, глубины модуляции, фазового сдвига.

Осциллографы делятся на электромеханические и электронные. В электромеханических осциллографах осциллограмма образуется путем отклонения электромеханическим способом светового луча на поверхности носителя записи. Роль носителя записи выполняет в данном случае или фотопленка или бумажная лента. Основное достоинство осциллографов такого типа – документальная регистрация осциллограммы, что при наблюдении медленных процессов имеет важное значение.

Для получения осциллограмм, отображающих быстрые процессы, используются электронно-лучевые осциллографы, в которых под воздействием электрического сигнала происходит практически безинерционное отклонение электронного пучка, вызывающего свечение люминесцирующего экрана. Документальная регистрация осциллограмм осуществляется фотографированием изображения, для чего некоторые типы осциллографов снабжаются специальными фотографическими приставками.