第三噪声与干扰

第三噪声与干扰第1页，共36页。（优选）第三噪声与干扰第2页，共36页。3、噪声的分类1）按发生的地点分：外部干扰：天电干扰、宇宙射线干扰、工业干扰内部干扰:设备之器件的热噪声2）按产生的根源分：自然干扰人为干扰3）按电特性分：脉冲型干扰正弦型干扰起伏型干扰第3页，共36页。§3.2内部噪声的来源和特点电阻的热噪声一、电阻热噪声产生的原因：电阻的热噪声是电阻导体的热骚动产生无规则运动引起的起伏噪声电流的现象。二、电阻热噪声的特点及计算1、特点：1）电阻噪声是起伏噪声。2）起伏噪声电流是大量脉冲宽度约10-13s的微弱脉冲电流的迭加而成。另窄脉冲极性、大小和出现时间是随机的。

第4页，共36页。2、计算1）起伏噪声的功率密度:Sv=4kTR其中 k=1.38×10-23J/K T=[273+t(℃)](K) T–定， R↑→Sv↑ R–定，T↑→Sv↑ 第5页，共36页。2、计算2）B频带内噪声电压和电流值:例P69

第6页，共36页。三、电阻的噪声等效电路:一个实际电阻可以等效为:一个(无噪声)电阻与一个恒压源串联，或等效为一个(无噪声)电导与恒流源并联。第7页，共36页。四、考虑噪声的电阻串并联电路R1、R2串联的噪声等效电路:R1、R2并联的噪声等效电路:例第8页，共36页。四、考虑噪声的电阻串并联电路几点说明：1、对处于相同温度、相同带宽的电阻所构成的网络，不论串联还是并联，总的均方值噪声电压等于网络总电阻所产生的均方值噪声电压。2、如果网络中的电阻处于不同温度或是受不同带宽限制，只能按均方叠加法则即功率相加原理进行计算。3、纯电抗元件既不消耗功率也不产生热噪声，但实际的电抗元件一般都含有电阻分量，故也与普通电阻一样产生热噪声。因此，LC谐振回路两端产生的热噪声电压均方值也可按公式计算，式中的R应为谐振电阻。第9页，共36页。二极管的噪声工作状态：正偏：散粒噪声反偏：击穿前：散粒噪声（很小）击穿后：齐纳击穿：散粒噪声、闪烁噪声雪崩击穿：散粒噪声、多态噪声体电阻re

产生的热噪声：散弹噪声：

其中，电子电荷量q=1.59×10-19C,I0是PN结平均电流第10页，共36页。晶体三极管的噪声:

1、热噪声：基极电阻产生的2、散弹噪声：流过PN结的电流3、分配噪声：4、闪烁噪声:(1/ƒ噪声):

噪声主要在低频又称低频噪声第11页，共36页。场效应管噪声1、热噪声2、散弹噪声3、感应噪声4、闪烁噪声第12页，共36页。接收天线噪声内部噪声：电阻热噪声外来噪声：周围介质辐射宇宙辐射因此，天线噪声是与周围的介质温度、天线的指向及工作频率有关的。工程上：统一规定用天线的辐射电阻RA在天线的有效噪声温度TA产生的热噪声来表示天线的噪声性能。在热平衡状态下，天线热噪声电压均方值为：第13页，共36页。§3.3噪声系数的计算描述放大器噪声系数的等效图：第14页，共36页。§3.3噪声系数的计算信噪比:(SNR)Signal-toNoiseRatio注意：同一个端口中以dB表示:意义:S/N越大，信号被噪声恶化的程度越小，信噪比最低允许值取决于应用技术。第15页，共36页。例如：AM:PSi/PNi 10dB→PSi=10PNiFM: 12dBPSi=15.8PNiTV: 40dBPSi=104PNi第16页，共36页。§3.3噪声系数的计算一、噪声系数的定义及其物理意义1、定义:噪声系数是指线性四端网络的输入信噪功率比与其输出端信噪功率之比值。以dB表示：第17页，共36页。一、噪声系数的定义及其物理意义2、物理意义:噪声系数NF的大小被用来衡量线性网络内部噪声对检测信号的影响程度第18页，共36页。二、噪声系数的计算根据不同的情况，NF的其它表示方式:1）已知输入噪声和测得总和噪声情况；第19页，共36页。二、噪声系数的计算2）实际网络和理想网络噪声功率比:NF=1：理想网络的噪声系数第20页，共36页。信噪比与负载的关系当信号源与负载电阻相接时，在负载两端的信噪比为：结论：信号源与任何负载相接并不影响其输入端信噪比，即无论负载为何值，其信噪比都不变，其值为负载开路时的信号电压平方与噪声电压均方值之比。第21页，共36页。用额定功率和额定功率增益表示的噪声系数第22页，共36页。输入噪声额定功率结论:无源二端网络的噪声额定功率只与其温度T及通频带B有关，而与其负载阻抗及网络本身阻抗都无关。第23页，共36页。用额定功率和额定功率增益表示的噪声系数2、额定功率增益定义：指线性四端网络的额定输出功率与额定输入功率之比。3、用额定功率和额定功率增益表示噪声系数

第24页，共36页。多级放大器总噪声系数的计算主要讨论:级联网络—多级放大器的总噪声系数与各级噪声系数的关系，明确这一关系的实际意义在于找出降低多级放大器的总噪声系数的方向和措施。第25页，共36页。多级放大器总噪声系数的计算（以2级为例）第26页，共36页。多级放大器总噪声系数的计算推导得：推广得通式：第27页，共36页。重要结论:1、要使级联总噪声系数小，就得要各级NF小、增益Apa大。2、前级对总噪声的影响最大，越后级影响越小。第28页，共36页。等效噪声温度Te—等效输入噪声温度衡量线性四端网络的噪声性能的另一个参数。1、定义：2、噪声系数和等效噪声温度的换算Te=(NF–1)To

第29页，共36页。结论：Te值越大，表征四端网络的噪声性能越差。理想网络

Te=0NF和Te均为表征线性四端网络噪声性能的指标，但Te适用于作表示低噪声系统的噪声性能。第30页，共36页。晶体管放大器的噪声系数结论：在低频工作时，选用共发射极电路作为输入级比较有利在高频工作时，选用共基极电路作为输入级比较有利第31页，共36页。接收机的灵敏度定义:接收机输出信号噪声功率比为正常值(规定值)时天线上需要加入信号的电动势的最小有效值Usefmin或这个信号的额定功率Psmin。意义:灵敏度表征接收机接收微弱信号的能力。在正常接收情况下，天线需加入的信号电平越小，证明该接收机的灵敏度越高。第32页，共36页。噪声系数对接收灵敏度的影响:最小可辨信号功率:Psmin=kToBNFD

最小可辨信号电压:

临界灵敏度:D=1时的灵敏度

Psmin=kToBNF

第33页，共36页。噪声系数对接收灵敏度的影响:用dB/mW表示接收机的灵敏度及其计算方法:Psmin(dB/mW)=10logk+10logTo+10logB+10logNF+10log103

=-174dB+10logNF+10logB若B以MHz计:Psmin(dB/mW)=-114dB+