通信电子线路 课件 第10章 噪声和干扰及其抑制

第10章噪声和干扰及其抑制10.1概述信息传输过程中往往伴随着一定程度的失真或混入一些干扰，实际接收到的信息或多或少地与发送信息有些差别接收机或放大器的输出端除了有用信号外，还夹杂着有害的干扰和噪声这些叠加在被传送信号上的各种有害电信号，在很大程度上影响着通信电子设备的性能接收机的理论灵敏度可以非常高，但是考虑到噪声以后，实际灵敏度就不可能做得很高了在通信系统中，提高接收机的灵敏度比增大发射机的功率更为有效2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师210.1概述干扰和噪声的种类很多从外部设备来的干扰和噪声

设备内部产生的干扰和噪声通信系统中的噪声一般指内部噪声自然噪声：热噪声、散粒噪声、闪烁噪声等人为噪声：交流哼声、感应噪声、接触不良噪声等干扰一般指外部干扰自然干扰：天电干扰、宇宙干扰、大地干扰等

人为干扰：工业干扰、无线电台干扰等2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师310.2内部噪声的来源与特点2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师410.2.1起伏噪声电压的

统计特性电子线路里的内部噪声

高频小信号放大器的内部噪声主要是由电路中的电阻、谐振回路和电子器件（电子管、晶体管、场效应管、集成块等）内部所具有的带电微粒无规则运动所产生的具有起伏噪声的性质是一种随机过程，即在一个时间间隔（如0~T）内，这一次观察和下一次观察会得出不同的结果。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师51.起伏噪声电压的平均值2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师610.2.1起伏噪声电压的

统计特性2.起伏噪声电压的均方值3.非周期噪声电压的频谱起伏噪声是由带电微粒的无规则运动所产生的带电微粒的质量很小，但无规则热运动的速度极高由其形成的起伏噪声电流和电压可看成是无数个持续时间极短（持续时间τ为10-13~10-14数量级）的脉冲叠加起来的结果这些短脉冲是非周期的通过单个脉冲的频谱可以求得整个起伏噪声的频谱2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师710.2.1起伏噪声电压的

统计特性τ极小，πfτ=πτ/T<<1，sinπfτ≈πfτ单个噪声脉冲电压的振幅频谱密度|F(ω)|在整个无线电频率范围可看成是均等的。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师810.2.1起伏噪声电压的

统计特性对于一个脉冲宽度为τ，振幅为1的单个噪声脉冲，振幅频谱密度为噪声电压是由无数个单脉冲电压叠加而成噪声电压是随机的，各脉冲电压之间没有确定的相位关系各个脉冲的振幅频谱中相同频率分量之间也没有确定的相位关系不能通过直接叠加得到整个噪声电压的振幅频谱根据随机过程的分析方法其功率频谱却是完全能够确定的噪声功率和功率谱密度是一对傅里叶变换对

起伏噪声的功率谱在极宽的频带内具有均匀的功率谱密度2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师910.2.1起伏噪声电压的

统计特性只有位于设备通频带2Δf0.7（Δfn）内的噪声功率才能通过当通频带为无限大时，P→∞，这当然是不可能的，即理想的白噪声是不存在的白噪声：在某一频率范围内S(f)保持常数有色噪声：在有效频带内功率谱分布不均匀2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1010.2.1起伏噪声电压的

统计特性10.2.2电阻热噪声一个电阻内部存在着大量作随机运动的自由电子温度越高，运动越剧烈大量自由电子的随机运动（热骚动）会在电阻两端产生随机的起伏电压就一段时间来看，出现正、负噪声电压的概率相同，平均噪声电压值为零但就某一瞬时来看，电阻两端噪声电压的大小和方向是随机变化的因电子的热运动而产生的起伏电压称为电阻的热噪声2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1110.2.2电阻热噪声电阻热噪声频谱虽然很宽，但只有在放大器通频带内的噪声信号才能通过放大器放大它是无用的干扰信号，且频带越宽，噪声也就越大由电子热运动理论和实践证明，电阻热噪声的功率谱密度S(f)可表示为由于功率谱密度表示单位频带内的噪声电压均方值，因此噪声电压的均方值（噪声功率）可以表示为或表示为噪声电流的均方值k为玻尔兹曼常数，k=1.38×10-23J/K，T为电阻的热力学温度值，单位为K，T(K)=T(ºC)+273；Δfn为等效噪声带宽；R（或G）为Δfn频带内的电阻（或电导）值，单位为Ω（或S）。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1210.2.2电阻热噪声对于由线圈和电容组成的并联谐振回路，所产生的噪声电压分量的均方值为纯电抗成分是不会产生噪声的，由于纯电抗元件没有损耗电阻，就没有自由电子的热运动谐振电路所产生的噪声仍然是由阻抗中的损耗电阻产生的谐振时，折合到ab两端噪声电压均方值为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1310.2.2电阻热噪声电子热运动速度比外电场作用下电子漂移速度大得多噪声电压与外加电动势产生并通过电阻的直流电流无关可认为无规则的热运动与直线运动（漂移）是彼此独立的为便于计算，把电阻R看作一个噪声电压源（或电流源）和一个理想无噪声的电阻串联（或并联）2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1410.2.2电阻热噪声当多个电阻串联时，总噪声电压等于各个电阻所产生的噪声电压的均方值相加当多个电阻并联时，总噪声电流等于各个电导所产生的噪声电流的均方值相加由于每个电阻的噪声都是由电子的无规则热运动产生的，任何两个噪声电压必然是独立的，因此只能按功率相加（均方值电压或均方值电流相加）2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1510.2.2电阻热噪声

计算图10.2.7（a）所示并联电阻两端的噪声电压。设R1和R2所处的温度T相同。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师16[例10.2.1]解：先利用电流源计算，如图（b）所示10.2.2电阻热噪声

计算图10.2.7（a）所示并联电阻两端的噪声电压。设R1和R2所处的温度T相同。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师17[例10.2.1]解：再利用电压源计算，如图（c）所示在1-1端产生的噪声电压均方差为在1-1端产生的噪声电压均方差为因此两种计算方法得到的结果相同10.2.3天线热噪声天线等效电路由辐射电阻RA和电抗XA组成辐射电阻只表示天线接收或辐射信号功率，它不同于天线导体本身的电阻天线导体本身电阻近似等于零，就天线本身而言，热噪声是非常小的但是，天线周围的介质微粒处于热运动状态这种热运动产生扰动的电磁波辐射（噪声功率），而这种扰动辐射被天线接收，然后又由天线辐射出去当接收与辐射的噪声功率相等时，天线和周围介质处于热平衡状态，因此天线中存在噪声的作用若天线无方向性，且处于绝对温度为T的无界限均匀介质中，TA=T，则2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师18热平衡状态下，天线中热噪声电压为10.2.3天线热噪声天线的等效噪声温度TA与天线周围介质的密度和温度分布以及天线的方向性有关例如，频率高于300MHz，用锐方向性天线做实际测量，当天线指向天空时，TA≈10K；当天线指向水平方向时，由于地球表面的影响，TA≈40K。除此之外，还有来自太阳、银河系及月球无线电辐射的宇宙噪声这种噪声在空间的分布是不均匀的，且与时间（昼夜）和频率有关。通常，银河系的辐射较强，其影响主要在米波及更长波段（1.5m、1.85m、3.0m、15.0m）。长期观测表明，这种影响是稳定的。太阳的影响最大又极不稳定，它与太阳的黑子数及日辉（即太阳大爆发）有关。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1910.2.4晶体管的噪声晶体管的噪声是设备内部固有噪声的一个重要来源。一般来说，在一个放大电路中，晶体管的噪声比电阻热噪声大得多。晶体管的噪声主要有热噪声、散粒噪声、分配噪声和1/f噪声。热噪声和散粒噪声为白噪声，其余一般为有色噪声。1.热噪声与电阻的热噪声一样，晶体管的热噪声是由晶体管内部载流子的不规则热运动产生的主要是基区体电阻rbʹb产生的热噪声发射极和集电极电阻的热噪声一般很小，可以忽略2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师2010.2.4晶体管的噪声2.散粒噪声在晶体管的发射结和集电结（包括二极管的PN结）中，每个载流子都随机地通过PN结，包括了随机注入和随机复合两种运动大量载流子通过PN结时单位时间载流子的平均值决定了它的直流电流I0实际的结电流在I0上下起伏这种由于载流子随机起伏流动产生的噪声称为散粒噪声，或称散弹噪声散粒噪声是晶体管的主要噪声源具体表现为发射极电流以及集电极电流的起伏现象当晶体管处于放大状态、发射结正偏时通过较大的电流而产生的散粒噪声大集电结反偏时所产生的散粒噪声较小，可以忽略2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师2110.2.4晶体管的噪声3.分配噪声晶体管中通过发射结的少数载流子大部分由集电极收集，形成集电极电流少部分载流子被基极流入的多数载流子复合，产生基极电流基区中载流子的复合也具有随机性，即单位时间内复合的载流子数目是起伏变化的集电极电流和基极电流的分配比例也是变化的晶体管的电流放大倍数β只是反映平均意义上的分配比这种因分配比起伏变化而产生的集电极电流、基极电流起伏噪声，称为晶体管的分配噪声2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师2210.2.4晶体管的噪声4.闪烁噪声由半导体材料及制造工艺水平造成表面清洁处理不好或有缺陷而引起的噪声它与半导体表面少数载流子的复合有关，表现为发射极电流的起伏其电流噪声谱密度与频率近似成反比，又称1/f噪声这种噪声在低频（1kHz以下）时起主要作用，高频时的影响较小，可以忽略。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师233.分配噪声本质上是白噪声但由于载流子渡越时间的影响，当晶体管的工作频率高到一定数值后，这类噪声的功率谱密度将随频率的增加而迅速增大10.2.4晶体管的噪声晶体管工作于高频且接成共基电路时噪声等效电路如图所示rc=rb'c，re=rb'e(1-α0)，rb=rbb'，gm=α0/re2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师244.闪烁噪声在基极中的噪声源是rb中的热噪声发射极臂中的噪声电流源表示载流子不规则运动所引起的散粒噪声实验证明，频率对的影响可以忽略10.2.4晶体管的噪声集电极臂中的噪声电流表示少数载流子复合不规则所引起的分配噪声2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师254.闪烁噪声基极臂中的噪声是热噪声，发射极臂中的噪声是散粒噪声，集电极臂中的噪声是分配噪声10.2.4晶体管的噪声晶体管共基电路在高频时的电流放大系数α与低频时的电流放大系数α0的关系2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师264.闪烁噪声在低频时，α≈α0，因此随着频率的升高，α下降，基区复合电流增大，因而分配噪声随之增加随着频率的升高而增大当f趋于零时，，由得具有最小值在f1<f<f2区间，晶体管的噪声几乎不变在f<f1与f>f2时，噪声均将上升晶体管的噪声系数Fn与频率的关系曲线如图所示。10.2.4晶体管的噪声2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师274.闪烁噪声当时，基本是常数当时，随f增加很快令f1是1/f噪声的频率上限，10.2.4晶体管的噪声4.闪烁噪声对二极管而言，只考虑散粒噪声，没有分配噪声，且热噪声很小，可以忽略。二极管的散粒噪声公式将晶体管式中的IE换成二极管电流ID即可。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师28换成ID10.2.5场效应管的噪声1.由栅极内电荷的不规则起伏所引起的噪声为散粒噪声对结型场效应管来说，由通过PN结的漏泄电流引起的噪声电流均方值为场效应管的沟道电阻由栅极电压控制。和任何其他电阻一样，沟道电阻中载流子的热运动也会产生热噪声。它可用一个与输出阻抗并联的噪声电流来表示2.沟道内电子的不规则热运动所引起的热噪声2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师2910.2.5场效应管的噪声将这种噪声折合到栅极来计算引入等效噪声电阻Rn引入等效噪声电阻Rn：指在该电阻两端所获得的噪声电压等于换算到栅极电路的沟道热噪声在等效噪声电阻Rn两端产生的噪声均方值为此电阻接入栅极，再把场效应管当作无噪声的，就可得到场效应管漏极电路中的起伏电流均方值为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师30得到根据等效噪声电路的含义当工作频率较低时，yfs≈gfs，得到Rn=1/gfs折合到栅极时，沟道热噪声也可以用噪声电压源表示为10.2.5场效应管的噪声在漏极与源极之间，栅极的作用达不到的部分可用等效串联电阻R表示由此会产生电阻热噪声，其大小为3.漏极和源极之间的等效电阻噪声4.闪烁噪声和晶体管相同，在低频端，噪声功率与频率成反比地增大这种噪声是由于PN结的表面发生复合、雪崩等引起的2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师3110.2.5场效应管的噪声场效应管的工作原理不是靠少数载流子的运动，散粒噪声的影响很小结型场效应管的噪声主要是沟道中载流子的不规则热运动而产生的类似电阻的热噪声绝缘栅型场效应管是表面场效应器件，故它的1/f噪声比较严重在低频时绝缘栅型场效应管比结型场效应管的噪声大一般来说，场效应管的噪声比晶体管噪声小2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师3210.3噪声的表示与计算方法可以用噪声系数、噪声温度、等效噪声频带宽度等来表示噪声。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师3310.3.1噪声系数的定义在电路中某一指定点处的信号功率Ps与噪声功率Pn的比值，称为信号噪声比，简称信噪比，用Ps/Pn或SNR表示信噪比不能反映系统内部产生噪声的大小一个系统输出端的信噪比不仅与外部的噪声功率（即从信号源来的噪声）有关，而且与系统内部的噪声功率有关如果系统不引入附加噪声，那么此系统输入与输出具有相同的信噪比实际上系统内部总是存在着附加噪声，系统输入与输出的信噪比不可能相同引入一个用来描述系统内部噪声对信号影响程度的参量，即噪声系数（noisefigure,Fn）。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师3410.3.1噪声系数的定义噪声系数定义为系统输入端信噪比(SNR)i与输出端信噪比(SNR)o之比如果放大器是理想无噪声的线性网络，那么其输入端的信号与噪声得到同样的放大

输出端的信噪比与输入端的信噪比相同，Fn=1或Fn(dB)=0dB如果放大器本身有噪声，则输出端噪声功率等于放大后的噪声功率和放大器本身的噪声功率之和

输出端信噪比相较于输入端的信噪比低，Fn>1Fn表示信号通过放大器后，信噪比变差的程度2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师3510.3.1噪声系数的定义PniAp表示信号源电阻产生的噪声通过放大器放大后在输出端所产生的噪声功率，用Pno1表示噪声系数Fn仅与输出端的两个噪声功率Pno和Pno1有关，而与输入信号的大小无关。放大器的输出噪声功率Pno由两部分组成，一部分是Pno1=PniAp，另一部分是放大器内部产生的噪声在输出端呈现的噪声功率Pno22026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师3610.3.1噪声系数的定义实际的放大器总是要产生噪声的，即Pno2>0，因此Fn>1Fn越大，表示放大器本身产生的噪声越大噪声系数的概念仅适用于线性电路（如线性放大器），可用功率增益描述噪声系数对于非线性电路，由于信号和噪声、噪声和噪声之间会相互作用，产生信号和噪声之间的频率变换，即使电路本身不产生噪声，在输出端的信噪比也与输入端的信噪比不同噪声系数已不能反映系统的附加噪声性能，噪声系数的概念就不能使用2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师3710.3.1噪声系数的定义通常所说的接收机的噪声系数，是指检波器之前的线性部分（包括高频放大、变频和中频放大）。对于变频器虽然它本质上是一种非线性电路，但它对信号而言只产生频谱搬移，输出电压则随输入信号幅度成正比增大或减小，因此可以把它近似地看作是线性变换幅度的变化用变频增益表示，信号和噪声能满足线性叠加的条件2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师3810.3.2噪声系数的计算为计算和测量的方便，噪声系数可以用额定功率和额定功率增益的关系定义。额定功率是：信号源所能输出的最大功率为了使信号源有最大输出功率，必须使放大器的输入电阻Ri与信号源电阻Rs相匹配，即应使Rs=Ri额定输入信号功率为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师39额定输入噪声功率为10.3.2噪声系数的计算额定输入信号功率和额定输入噪声功率仅取决于信号源本身的参量，即电阻和电动势与放大器的输入电阻和负载电阻无关当Rs≠Ri时，额定信号功率数值不变，但这时额定信号功率不表示实际的信号功率不匹配时，输出端的额定信号功率和额定噪声功率数值不变，但不表示输出端的实际信号功率2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师40输出端阻抗匹配（Ro=RL）时，得到输出端的额定信号功率和额定噪声功率输出端的情况也是一样。10.3.2噪声系数的计算额定功率增益是指放大器（或线性四端网络）的输入端和输出端分别匹配（Rs=Ri，Ro=RL）时的功率增益当放大器不匹配时，与额定功率的概念相同，仍然存在额定功率增益。噪声系数Fn可以用额定功率增益定义为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师41即使不匹配，这两个公式仍然成立10.3.2噪声系数的计算当不匹配时，设额定功率P'与实际功率P之间存在如下关系对于放大器来说，设输入端和输出端的失配系数分别为qi和qo，则噪声系数Fn可写为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师42q：失配系数电路失配，q<1，实际功率小于额定功率通过额定功率与额定功率增益推导放大器的噪声系数，具有运算简便的优点10.3.3噪声温度或Ti称为噪声温度。当Ti=0（内部无噪声）时，Fn=1（0dB）；当Ti=T=290K（室温）时，Fn=2（3dB）。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师43若折算到输入端后的额定输入噪声功率为，并令，则经放大后的额定输出噪声功率有时，可将放大器（或线性四端网络）内部噪声折算到输入端，认为放大器本身是没有噪声的理想器件。考虑到原有的噪声，若以代表，则可改写为10.3.3噪声温度输出端的总噪声功率为放大器内部产生的噪声功率可看作是由它的输入端接上一个温度为Ti的匹配电阻所产生的或者看作是与放大器匹配的噪声源电阻Rs在工作温度上再加温度Ti后所增加的输出噪声功率这就是噪声温度所代表的物理意义噪声温度代表了相应的噪声功率。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师4410.3.3噪声温度可以进行噪声系数和噪声温度的换算它们都表征了放大器内部噪声的大小，两种表示方法没有本质的区别用噪声温度可以较精确地比较内部噪声的大小例如，若T=290K，当Fn=1.1时，Ti=29K；当Fn=1.05时，Ti=14.5K噪声温度变化范围要远大于噪声系数变化范围，这就是通常采用噪声温度表示噪声的基本原因2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师4510.3.4级联四端网络的

噪声系数无线电设备都是由许多单元级联而成的。研究总噪声系数与各级网络的噪声系数之间的关系可以指明降低噪声系数的方向。在多级四端网络级联后，若已知各级网络的噪声系数和额定功率增益，就能十分方便地求得级联四端网络的总噪声系数。级联四端网络可以是无源网络，也可以是放大器、变频器等。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师4610.3.4级联四端网络的

噪声系数第一级：额定功率增益为ApH1，噪声系数为Fn1第二级：额定功率增益为ApH2，噪声系数为Fn2输入端信号源电阻产生的热噪声功率Pni=kTΔfn两级网络内部的附加噪声功率分别为Pn1a和Pn2

等效噪声带宽均为Δfn级联后总的额定功率增益为ApH=ApH1ApH2

等效噪声带宽仍然为Δfn2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师47现假设有两个线性四端网络级联级联后总的噪声系数为级联后总的噪声系数为网络的额定功率增益远大于1，系统的总噪声系数主要取决于第一级的噪声系数。越是后面的网络，对噪声系数的影响就越小。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师4810.3.4级联四端网络的

噪声系数推广到更多级的级联网络希望第一级网络：噪声系数小，增益大，以便减小后级噪声的影响。代入如图所示是一接收机的前端电路，高频放大器和场效应管变频器的噪声系数和功率增益如图所示。试求该前端电路的噪声系数（设本振产生的噪声忽略不计）。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师4910.3.4级联四端网络的

噪声系数[例10.3.1]解：前端电路的噪声系数为ApH1=101=10，Fn1=100.3=2，ApH2=100.9=7.94，Fn2=100.65=4.47将噪声系数和增益转换为倍数10.3.5接收机的灵敏度指为保证必要的输出信噪比接收机输入端所需的最小有用信号电平该信号电平越低，接收灵敏度越高，表示接收微弱信号的能力越强灵敏度是一个最小的信号电平，当接收到的信号刚刚达到这样的强度时，接收机就能正常工作噪声系数和灵敏度都是衡量接收机接收和检测微弱信号能力的指标两者之间存在着一定的换算关系2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师5010.3.5接收机的灵敏度考虑输入噪声功率为，因此，要求的输入信号功率即接收机灵敏度为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师51若要求接收机前端的输出信噪比为，根据噪声系数定义，得输入信噪比10.3.5接收机的灵敏度接收机灵敏度并非基本量，其定义方法也有多种用输入信号电压幅值表示接收机的灵敏度2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师52设信号源的电阻为Rs，则在信号源电阻与放大器输入端电阻匹配时，由，可得用电动势表示的接收机灵敏度为10.3.5接收机的灵敏度接收机灵敏度主要取决于接收机的前端电路（特别是线性部分）。为了提高接收机的灵敏度，可采取以下几条途径。尽量降低接收机的噪声系数Fn降低接收机前端设备的温度T减小等效噪声带宽（超外差式接收机通常可用中频带宽近似）在满足系统性能要求的情况下，尽可能减小解调所需的信噪比（与调制和解调的方式有关）2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师5310.3.5接收机的灵敏度

在一个输入阻抗为50Ω，噪声系数Fn=8dB，带宽为2.1kHz的系统中，若给定的输出信噪比为1dB，最小输入信号是多少？设温度为290K。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师54[例10.3.2]解：将改写因此得出灵敏度由得出最小可检测输入信号电压为10.3.6等效噪声频带宽度起伏噪声是功率谱密度均匀的白噪声它通过线性四端网络后，输出噪声不再是白噪声，而是有色噪声为了将输出噪声折算成白噪声，引入等效噪声带宽的概念设四端网络的电压传输系数为A(f)，输入端的噪声功率谱密度为S(f)，则输出端的噪声功率谱密度为若作用于输入端的Si(f)是白噪声，则通过功率传输系数为A2(f)的线性网络后，输出端功率谱密度So(f)不是常数输出端噪声为有色噪声2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师5510.3.6等效噪声频带宽度图（b）所示的So(f)曲线与横轴f之间的面积就是输出噪声电压的均方值等效噪声带宽的含义：按噪声功率相等原则将有色噪声带宽等效为白噪声带宽2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师5610.3.6等效噪声频带宽度由于输入端噪声功率谱密度Si(f)是均匀的，因此可得2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师57如图所示，使宽度为Δfn、高度为So(f0)的矩形面积与曲线So(f)下的面积相等线性网络输出端的噪声电压均方值为将电阻热噪声功率谱代入得10.3.6等效噪声频带宽度电阻热噪声通过线性四端网络后，输出的均方值电压是该电阻在频带Δfn内的均方值噪声电压的A2(f0)倍2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师58通常A2(f0)是已知的，只要求出Δfn，就容易算出如果将A2(f0)归一化为1，则得到所表示的电阻热噪声只要噪声源的噪声功率谱密度是均匀的（即白噪声），都可以用Δfn来计算其通过线性网络后输出端噪声电压的均方值。10.4减小噪声系数的措施1.选用低噪声元器件在放大或其他电路中，电子器件的内部噪声起着重要作用改进电子器件的噪声性能，选用低噪声的电子元器件，降低电路的噪声系数。对晶体管而言，应选用rb（rbb'）和噪声系数Fn小的晶体管（可根据手册查得，但Fn必须是高频工作时的数值）除采用晶体管外，目前还广泛采用场效应管作为放大器和变频器场效应管的噪声电平低，尤其是砷化镓金属半导体场效应管的噪声系数可低至0.5~1dB还必须谨慎地选用其他能引起噪声的电路元件，其中最主要的是电阻元件。宜选用结构精细的金属膜电阻2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师5910.4减小噪声系数的措施2.正确选择晶体管放大器的直流工作点某晶体管的Fn与IE的关系曲线对于一定的信号源电阻Rs，存在着一个使Fn最小的最佳电流IE值IE直接影响晶体管的参数（如re=kT/(qIE)≈26/IE）。如果IE太小，晶体管功率增益太低，则Fn上升，如果IE太大，晶体管的散粒噪声和分配噪声增加，Fn也上升。IE为某一个数值时，Fn可以达到最小。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师60Fn还分别与晶体管电压VCB和VCE有关通常VCB和VCE对Fn的影响不大，它们的电压数值低时Fn只略有下降10.4减小噪声系数的措施3.选择合适的信号源电阻信号源电阻Rs变化时，也影响Fn的大小。Rs为某一最佳值时，Fn可达到最小晶体管共射和共基电路在高频工作时，这个最佳电阻为几十欧到三四百欧当频率更高时，Rs的最佳数值更小在较低频率范围内，这个最佳电阻为500~2000Ω此时最佳电阻和共射放大器的输入电阻相近可以采用共射放大器，在获得最小噪声系数的同时，也能获得最大功率增益在较高频工作时，最佳电阻和共基放大器的输入电阻近似可以采用共基放大器，使最佳电阻值与输入电阻相等，这样就同时获得最小噪声系数和最大功率增益2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师6110.4减小噪声系数的措施4.选择合适的工作带宽噪声电压与频带宽度有关接收机或放大器的带宽增大时，接收机或放大器的各种内部噪声也增大必须严格选择接收机或放大器的带宽既不过窄，以满足信号通过时对失真的要求又不过宽，以免信噪比下降2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师625.选择合适的放大电路共射-共基级联放大器、共源-共栅级联放大器都是优良的高稳定和低噪声电路。10.4减小噪声系数的措施6.降低电路的工作温度热噪声是内部噪声的主要来源之一降低放大器特别是接收机前端主要器件的工作温度对于灵敏度要求特别高的设备，降低其温度是一个重要的措施例如，卫星地面站接收机中常用的高频放大器就采用“冷参放”（制冷至20~80K的参量放大器）。其他器件组成的放大器制冷后，噪声系数也明显降低。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师6310.4减小噪声系数的措施7.适当减小接收天线的馈线长度接收天线至接收机的馈线太长就会导致损耗过大，对整机噪声有很大的影响减小馈线长度是一种降低整机噪声的有效方法可将接收机前端电路（高放、变频和前置中放）直接置于天线输出端口，使信号放大至一定功率后，再经电缆送往主中频放大器。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师6410.5工业干扰与天电干扰及其

抑制以上讨论的是电子设备本身产生的干扰（或噪声）接收机内变频器的干扰已在第7章讨论，它们都称为内部干扰此外还有外部干扰，主要包括工业干扰和天电干扰。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师6510.5.1工业干扰指由各种电气装置发生的电流（或电压）急剧变化所形成的电磁波辐射，并被接收机天线接收到而产生的干扰例如电动机、电焊机、高频电气装置、电疗机、X光机、电气开关等它们在工作工程中或者由于产生火花放电而伴随电磁波辐射，或者本身就存在电磁波辐射2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师6610.5.1工业干扰1.工业干扰传播的途径工业干扰的强弱取决于产生干扰的电气设备的数目、性质及分布情况当这些干扰源离接收机很近时，产生的干扰是很难消除的工业干扰传播的途径：直接辐射最主要的是沿电力线传输，并通过接收机的交流电源线直接进入接收机通过天线与有干扰的电力线之间的分布电容耦合而进入接收机2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师6710.5.1工业干扰工业干扰沿电力线传播比它在相同距离的直接辐射强度大得多在城市中的工业干扰显然比农村严重得多电气设备越多的城市，情况越严重2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师6810.5.1工业干扰2.工业干扰的性质从工业干扰的性质来看，它们大多属于脉冲干扰脉冲干扰可看作一个突然上升并按指数规律下降的尖脉冲这种非周期脉冲信号的频谱密度可得2026