Разделы сайта

Предел чувствительности, обусловленный флуктуациями

Дальнейшим развитием методики Дайка явилось введение Райлом и Вонбергом (1948) в радиоастрономическую технику методов автоматического регулирования. Они заменили эталонное сопротивление, находящееся при температуре окружающей среды, диодным шум-генератором. В этом методе постоянный ток накала диода, определяющий шумовой выход, автоматически регулируется так, чтобы поддерживать на нуле напряжение на выходе приемника. Как мера принимаемой мощности регистрируется анодный ток диода. Этим способом достигается независимость записей от флуктуаций усиления приемника.

Но ни одна подобная методика не может полностью подавить выходные флуктуации в силу случайного характера самих шумов приемника. Грубая оценка остаточных флуктуаций может быть получена при предположении, что напряжение на выходе детектора является суммой большого, числа независимых случайных слагаемых. Если ширина полосы пропускания приемника равна ∆f гц, то можно считать, что в секунду поступает примерно ∆f эффективно независимых слагаемых. Они усредняются в течение интервала времени, определяемого постоянной времени т выходного прибора и связанных с ним цепей. В течение того интервала времени поступает τ∆f независимых слагаемых, поэтому вероятное среднее квадратичное отклонение составляет (1/τ ∆f/)1/2 от среднего выходного уровня.

Дайк (1946) впервые определил величину этого предела чувствительности, имеющегося у приемников всех типов. Кроме фи- шческого объяснения, подобного приведенному выше, он дал следующее выражение, применимое к его приемной системе:

Здесь -среднее квадратичное значение относительной флуктуации на выходе, выраженное через эквивалентную температуру антенны, и N - коэффициент шумов приемника. Численно, если ∆f =1 Мгц и τ=1 сек, то = 10-3, и для системы приемника Дайка, если N = 10 и= 300° К,

= 2° К.

Пропорциональность относительных флуктуации величине показывает, что они могут быть уменьшены и, следовательно, предельная чувствительность увеличена при применении более широких полос пропускания или больших постоянных времени. Верхний предел для полосы пропускания приемника определяется техническими трудностями, возникающими при получении полос, превышающих 10-20 Мгц. Однако во многих приемниках необходимы более узкие полосы. Например, спектр многих солнечных возмущений ограничен полосами шириной в несколько мегагерц, а линия излучения водорода - несколькими десятками килогерц. Аналогично величина выходной постоянной времени иногда ограниченна скоростью изменения исследуемых явлений. Для тех случаев, когда ограничения этого типа отсутствуют, были разработаны цепи с постоянными времени ~ 1 мин. Целесообразно отметить, что результаты, получаемые при больших постоянных времени, могут быть достигнуты путем графического усреднения записей, полученных при малых постоянных времени. Такой способ имеет то дополнительное преимущество, что могут быть распознаны и удалены мимолетные, скоротечные помехи типа возникающих благодаря случающимся время от времени атмосферным разрядам. Недостатком этого метода является трудоемкость обработки. Однако при подходящей скорости записи средние величины с достаточной степенью точности могут быть оценены на глаз.

Из физических соображений о причинах возникновения внутренних флуктуаций видно также, что в методе Дайка наряду с уменьшением инструментальных флуктуаций происходит как бы удвоение внутренних флуктуаций. Дело в том, что в системе Дайка приемник подключен к антенне в течение половины всего рабочего времени. Следовательно, относительные флуктуации при измерении шумов, поступающих от антенны, должны быть в раз больше, чем для случая постоянного включения. Эти же соображения приложимы к измерению шумов эталонного сопротивления. Поэтому в окончательный результат, являющийся разностью двух величин, каждая из которых флуктуирует случайным образом, входит добавочный множитель .

Перейти на страницу: 1 2 3

Самое читаемое:

Исследование систем передачи цифровой информации повышенной помехозащищенности с использованием одночастотных псевдослучайных сигналов
В условиях проводимого сокращения стратегических вооружений особую актуальность приобретают задачи, связанные с повышением качественных характеристик вооружения и военной техники. Одним из наиболее перспективных направлений в указанной области является совершенствование систем управления, войсками и оружием. Неотъемлемой части та ...