3 9j -получить выражения для собственных и взаимных спектров шумовых генераторов, связанных с четырехполюсником, в этом контексте можем просто сослаться на «фурье-преобразование» стационарных случайных временных последовательностей, помня, что с преобразованием надо обращаться так, как сказано выше. Тогда не надо будет беспокоиться о том, что стационарные шумовые сигналы не являются абсолютно интегрируемыми.

Вместо размещения шумовых генераторов на входе и выходе часто более удобно отнести оба генератора к входу. При вы-

Рис. 3.5. Представление шумящего четырехполюсника, в котором оба внешние шумовые генераторы отнесены к входу.

боре конфигурации, показанной на рис. 3.5, где. четырехполюсник характеризуется матрицей проводимости Y, а шум представлен на входе последовательным генератором напряжения и-параллельным генератором тока, соотношения между током и напряжением для этой схемы имеют вид

(3.10)

Аналогичные выражения, конечно, можно записать для другой разновидности эквивалентной схемы на рис. 3.5, но в этом случае схему следует описывать матрицей импедансов Z.

Если сравнить выражения (3.10) и (3.96), становится ясно, что фурье-преобразование Vnaif) для генератора напряжения имеет вид

„. = -/„л. (З-Иа)-

а фурье-преобразование ina{t) для генератора тока - вид

/«« = 4i-(>ii/ni)42- (З.Иб)

Таким образом, через уравнения (3.11) можно связать преобразования для шумовых генераторов тока на входе и выходе схе-

3.4, Коэффициент шума линейного четырехполюсника

Понятие коэффициента шума применяли в связи с помехами в радиоприемниках еще до появления транзистора [3].Этот -коэффициент, однако, широко не использовали при исследовании шумов электронных ламп, главным образом потому, что для описания шумов в электронных лампах достаточно было единственного шумового генератора. Как уже упоминалось, иная ситуация складывается как в случае транзисторов, поведение шумов которых характеризуется четырьмя параметрами, так и в случае высокочастотных электронных ламп. Вскоре после появления этих устройств стало ясно, что их шумовые характеристики невозможно адекватно представить с помощью одного генератора, и в результате появилось несколько исследований), в которых коэффициент шума вводили как коэффициент качества, оценивая характеристики четырехполюсников.

Коэффициент шума четырехполюсников определяют для указанной частоты как отношение

Полная мощность шума на выходе на единицу ширины полосы

Мощность шума на выходе на единицу ширины полосы от входного

контура

при стандартной температуре бо. Определенный таким образом коэффициент шума F зависит от входного контура, вернее сказать, от проводимости источника Ys (рис. 3.6), а не от выходного контура четырехполюсника. Коэффициент F зависит также от частоты, и обе величины (частота и Ys) должны быть указаны, когда говорится о коэффициенте шума системы.

") См., например, работы таких авторов, как Петерсон [9]; Райдер и Киршер [12]; Монтгомери [7]; Бекинг и др. [1]; Роте и Далк [11].

мы рис. 3.5 и преобразования для шумовых генераторов тока на входе и выходе схемы рис. 3.4, в. Следует заметить, однако, что эквивалентная схема на рис. 3.5 пригодна только для вычисления шума в выходном контуре. Она не дает точного описания шумовых флуктуации на входе, что можно видеть из того, что ina(t) отличается от истинного генератора тока tni(0- Расположение шумовых генераторов на рис. 3.5 особенно удобно для вычисления коэффициента шума схемы.

Бекинг и др. 1] подчеркивают, что уравнения (3.11) имеют смысл, только если У21 не равно нулю, или, другими словами, только если вход связан с выходом. Это всегда имеет место в любом реальном электронном устройстве или усилителе.

Обычно коэффициент шума выражают в децибелах, так что значение О дБ соответствует бесшумовой системе. В действительности все электронные цепи и устройства производят некоторый шум и практически всегда коэффициенты шума выше О дБ. Естественно, если устройство имеет определенное назначение, например включается во входную ступень низкочастотного усилителя, желательно, чтобы его коэффициент шума был как можно ближе к О дБ. На звуковых частотах не так уж трудно-найти кремниевые биполярные транзисторы с минимальными коэффициентамишума 0,5 дБ и меньше [2], а полевые транзисторы с р-п-переходами могут быть еще лучше: с минималь-

Рис. 3.6. Источник сигна.аа с шумящей по,пной проводимостью У, при-

соединенной к входу шумящего четырехполюсника.

НЫМИ коэффициентами порядка 0,02 дБ [10]. Эти значения существенно лучше шумовых характеристик первых транзисторов. Райдер и Киршер [12], например, приводят типичное значение коэффициента шума 60 дБ на 1 кГц для германиевого-транзистора типа А «кошачий ус»). Для сравнения они указали, что при той же частоте хорошая электронная лампа может" иметь коэффициент шума, близкий к О дБ. При таких коэффициентах неудивительно, что в период становления транзистор-имел репутацию «шумного» прибора!

Коэффициент шума линейного четырехполосника при дан--ной частоте можно выразить через полную проводимость источника Ys=Gs-V\Bs следующим образом [5]:

/= = о+1П-ПоГ/ад., (3.12)

где Fu - минимальный коэффициент шума, который можно получить при указанной частоте настройкой величины Уs, а У80 = = Gso+/Bso - значение Ys, при котором F минимально. Осталь-

Это был прибор с точечным контактом, в котором две маленькие нитн-43 фосфористой бронзы осуществляли контакт с германиевой подложкой.