При работе на обычных радиочастотах в качестве источников шум о-в долго использовались источники, работающие на электронных лампах. Однако для сантиметровых волн диоды неудобны вследствие необходимости создания малогабаритных ламп при незначительности распределенных сопротивлений их выводов; это привело к разработке других видов ламповых источников шумов. Тем не менее, попытки использовать диоды также производились. Так был описан диод, образующий часть схемы смесителя приемника, работающего в диапазоне 10 см.
Смеситель настраивался при наличии диода. Было установлено, что ток диода и температура шумов приблизительно пропорциональны друг другу. Однако осуществлять настройку устройства оказалось неудобным. Большей гибкостью обладают источники дробовых шумов, в которых используется клистрон. Эти источники, в которых применяется возбуждаемый дробовыми шумами настроенный резонатор, обычно называют шумовыми клистронами.
Существующие шумовые клистроны переделываются из генераторов с модуляцией по скорости. Электронный поток наводит в резонаторе токи дробовых шумов, энергию которых можно извлекать обычным образом: с помощью витков связи, зондов, диафрагм. Будут возникать все частоты, соответствующие пологе пропускания резонатора, имеющей ширину в несколько. Создание шумов в шумовом клистроне в некоторых отношениях сходно с созданием шумов в обычном диоде.
Флюктуации электронного потока, возникающие вследствие дискретности электронного заряда, наводят токи в резонаторе, как и в анодной цепи диода. Однако влияние пространственного заряда и времени пролета несколько отлично. Вследствие отсутствия виртуального катода между сетками резонатора, к которым присоединен высокочастотный контур, между ними не может происходить компенсация возникающих в электронном потоке флюктуации, которая происходит благодаря пространственному заряду в диоде.
Влияние времени пролета, наблюдаемое в обычном диоде, обусловлено конечным временем, необходимым для того, чтобы Электрон, движущийся в ускоряющем поле, пересек пространство катод - анод. Уменьшение шумов, обусловленное изменением времени пролета, зависит от формы этого ускоряющего поля и различно для отдельных конфигураций поля.
В зазоре шумового клистрона отсутствует ускоряющее поле. Поэтому необходимо выяснить механизм образования шумов потоком электронов с одинаковой скоростью, произвольно распределенной во времени. Этот шумовой ток можно рассматривать как генератор тока, включенный параллельно активной проводимости зазора, которая обусловлена активными потерями резонатора и другими нагрузками электронного потока. Номинальная мощность, развиваемая устройством, равна.
Очевидно, что для любого конечного значения угла пролета уменьшается по сравнению со своим значением при низкой частоте. Для действительной лампы с неидеально проводящими сетками получается подобная же картина, за исключением коэффициента, который при токе в формуле является более сложной функцией времени пролета это происходит потому, что импульс электронного тока под действием поля, имеет закругленные углы.
В таком случае это устройство должно быть проградуировано по источнику стандартного сигнала. Источник шума и нагрузка соединяются системой передачи, которая может являться просто передающей линией или сложной системой антенн, отражателей, передающих линий, трансформаторов. В любом случае можно осуществить разделение нагрузки от источника. В случае источника тепловых шумов с температурой Т номинальная мощность на зажимах источника в частотном диапазоне.
Величина Т называется температурой шума источника. В случае источников шумов не теплового характера можно пользоваться этим же соотношением, понимая под Т температуру источника теплового шума, развивающего такую же номинальную мощность шума, как и не тепловой источник. Поэтому температура шума источника может являться или его физическим параметром или полностью фиктивной величиной.
В любом случае температура шума определяет номинальную мощность шума. Номинальная мощность источника с температурой шума Т является мощностью, поглощаемой нагрузкой при 0° К, имеющей полосу пропускания на частоте, при условии, что нагрузка обладает полным сопротивлением, равным сопряженному комплексному значению полного сопротивления выводах источника. Наиболее часто используемой нагрузкой источника шумов является приемник.
Источники тепловых шумов Поглощательные нагрузки, выполненные в виде линий передачи
Одним из источников шумов являются согласованные оконечные нагрузки линий передачи, которые в результате поглощения мощности могут нагреваться. При градуировке приемников требуемые значения температуры могут быть весьма значительными, так как факторы шума даже для наилучших приемников соответствуют температуре порядка 2 000° К.
В случае специальных приемников, предназначенных исключительно для измерения, требуемые температуры значительно ниже. Например, прибор для измерения теплового излучения (радиометр) требует источника шумов с температурой, которая только на 10-50° выше комнатной. В другом случае приводится описание источника тепловых шумов, работающего в диапазоне 10 см, в котором используется лампа с вольфрамовой нитью, установленная в волноводе. Нити укреплены в цилиндре, причем проводники параллельны оси цилиндра и электрическому полю в волноводе.
В стеклянном баллоне и цоколе лампы не происходит заметного поглощения мощности и согласование подобного устройства с волноводом не очень сложно. Это устройство состоит из тщательно изготовленного из порошкового железа бруска, уживающегося к одному концу и помещенного в отрезок волновода. При обеспечении соответствующей формы бруска это устройство оказывается согласованным в широком диапазоне частот. К волноводу прикрепляется термопара или биметаллический термометр.
Вся конструкция окружена катушкой подогрева и изолирующей оболочкой. Температура нагрузки может изменяться от 100 до 150° без повреждения бруска или нарушения согласования. Описанные выше нагреваемые волноводные нагрузки являются только простейшими примерами источников тепловых шумов, которые вообще могут принимать любую форму, если только возможна электрическая связь подобного устройства с приемником.
Если приемник с узким лучом, то солнце является источником шумов. В литературе есть сообщение об измерениях шумов, создаваемых солнцем на длинах волн 10, 3, 2 и 1,2 см. Результаты измерений на длинах волн 10 и 3,2 см хорошо совпадают с уравнением. Однако результаты измерений на длине волны 1,2 см значительно меньше вычисленного уровня шумов. Это не совпадает с результатами недавних экспериментов с прибором для измерения теплового излучения, работающим в диапазоне 1,25 см.
Измерения, произведенные во время затмения солнца 9 июля 1945 г., также не подтвердили предыдущих наблюдений. Для получения более определенного ответа и внесения полной ясности необходимо провести еще большее число экспериментальных исследований. При использовании уравнения для диапазона волн, имеющих длины меньше 2 см, необходимо вводить поправку, учитывающую ослабление, создаваемое атмосферой.
