Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Пирс Дж. -> "Квантовая электроника" -> 14

Квантовая электроника - Пирс Дж.

Пирс Дж. Квантовая электроника — М.: Мир, 1967. — 138 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovayaelektronika1967.djvu
Предыдущая << 1 .. 8 9 10 11 12 13 < 14 > 15 16 17 18 19 20 .. 46 >> Следующая


А если направить антенну на Солнце, то мощность принимаемого теплового шума составит 1,6» IO-12 вт, что соответствует температуре 6000°К. Это температура Солнца, которую дают СВЧ-измеренйя (и измерения в лучах видимого света). Однако если бы мы попытались повторить свои измерения с приемником, настроенным на гораздо более низкую частоту, например 100 Мгц (IO8 колебаний в секунду), то принятый шумовой сигнал соответствовал бы температуре порядка 1 000 000°К. Чем это можно объяснить?

Дело в том, что Солнце окружено оболочкой очень горячего газа—так называемой короной. Корона почти прозрачна для световых волн и радиоволн СВЧ-диапазо-на — она едва ли вообще заметно поглощает и излучает

41 их. Но она, однако, не прозрачна для радиоволн более длинных: они излучаются и поглощаются короной. Как получается, что корона настолько горячее поверхности, лежащей под ней,— это одна из величайших загадок в науке о Солнце.

Перечисленные нами величины мощностей шумов, даже СВЧ-шума от Солнца, ничтожно малы. Но шум — это просто электромагнитные волны, испускаемые нагретым телом, а ведь яркий свет и тепло, которыми дарит нас Солнце,— тоже электромагнитные волны. Шум, принимаемый СВЧ-приемником, столь незначителен отчасти потому, что полоса частот нашего приемника (очень большая с точки зрения радиотехники)—лишь ничтожный участок чрезвычайно широкого электромагнитного спектра волн, воспринимаемых нами как тепло и свет. В действительности один только видимый свет охватывает полосу частот электромагнитного излучения шириной 2,5- IO8 Мгц, то есть более чем в десять миллионов раз превышающую по ширине полосу упомянутого нами приемника.

Однако вернемся к вопросу о мощности джонсонов-ского шума. Допустим вновь, что мы хотим принять СВЧ-сигнал с полосой 20 Мгц. Предположим далее, что температура всех предметов в ближайшей окрестности передатчика этого сигнала составляет 20°С (293°К). Направив антенну в сторону передатчика, мы получим в приемнике мощность шума около 8 • IO-13 вт, или, округленно, Ю-12 вт. Пусть мы хотим, чтобы уровень сигнала был в миллион раз (IO6 раз) выше уровня шума. Тогда мощность сигнала, пришедшего от передатчика, должна составлять в общей сложности IO-6 вт. Если вся посылаемая передатчиком мощность равна, скажем, одному ватту, то приемнику достаточно уловить лишь одну миллионную долю всей излучаемой передатчиком мощности, чтобы сигнал в нем превысил мощность шума в миллион раз.

К несчастью, джонсоновский шум, приходящий из окрестностей передатчика,— это еще не весь шум, который мешает работе С'ВЧ-приборов. В сверхвысокочастотной связи и радиолокации основная доля падает на шумы, возникающие в самих приемниках, и поэтому одной из главных задач в радиотехнике сверхвысоких частот была разработка новых, малошумящих СВЧ-приемников. Эта задача была блестяще решена с изобретением сверх-

42 высокочастотного мазера, о котором мы расскажем в следующей главе.

Оценивая качества СВЧ-приемника, мы сравниваем его с гипотетическим «бесшумным» приемником, который усиливает сигналы, вообще не добавляя от себя никакого шума, а просто имеет на входе определенный джонсоновский шум, соответствующий какой-то температуре Т. Насколько же велика должна быть температура T1 чтобы шум на выходе идеального приемника был равен шуму на выходе реального приемника? Эту величину T мы и называем шумовой температурой реального приемника. У лучших СВЧ-приемников, работающих на так называемых лампах бегущей, волны, шумовая температура T равна примерно 600°К. Аналогичного уровня шумов можно добиться и у супергетеродинных СВЧ-приемников.

Супергетеродинный приемник

Супергетеродинный приемник — особенно подходящее устройство, когда разговор идет о квантовом шуме, потому что его можно использовать для приема не только радиоволн, но и световых сигналов. (Принципы действия его были подробно описаны в предыдущей моей книге1, поэтому здесь я лишь кратко расскажу о них.) Предположим, что к слабому синусоидальному сигналу, который мы намереваемся усилить, добавлен другой синусоидальный сигнал несколько большей амплитуды и чуть-чуть отличающейся частоты. Форма суммарного сигнала окажется почти" синусоидальной, однако его мощность будет периодически и сравнительно медленно изменяться во времени. Это изменение мощности также происходит по синусоидальному закону, причем частоты исходных сигналов и частота колебаний мощности результирующего сигнала связаны следующим образом:

Если результирующий сигнал ввести в прибор, реагирующий на изменения мощности, то на выходе его получится сигнал с частотой vp. Конечный результат преобразования состоит в том, что малый входной сигнал частоты

1 «Электроны, волны, сообщения».

43 Vi дает на выходе малый сигнал частоты Vp =л?2—Vi. Усилив этот сигнал частоты Vp с помощью полупроводниковых триодов или обычных радиоламп, можно без труда измерить его. Частота гетеродина V2 в супергетеродинных примниках выбирается такой, чтобы сигнал частоты Vp было легко усиливать. В качестве устройства, реагирующего на мощность поступающих к нему сигналов, можно применить в диапазоне радиочастот полупроводниковый диод (см. главу V). Если входной сигнал световой, то таким устройством может служить прибор, содержащий фотоэмиттер: ведь у фотоэмиттера интенсивность испускания электронов пропорциональна как раз мощности падающего на него света.
Предыдущая << 1 .. 8 9 10 11 12 13 < 14 > 15 16 17 18 19 20 .. 46 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed