第噪聲與干擾演示文稿

第噪聲與干擾演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有37頁\編輯于星期五（優(yōu)選）第噪聲與干擾現(xiàn)在是2頁\一共有37頁\編輯于星期五干擾可分為自然的和人為的干擾。自然干擾有天電干擾、宇宙干擾和大地干擾等。人為干擾主要有工業(yè)干擾和無線電臺的干擾。噪聲可分為外部的和內部的噪聲。內部噪聲主要有電阻熱噪聲、晶體管噪聲、場效應管噪聲和天線噪聲。現(xiàn)在是3頁\一共有37頁\編輯于星期五電阻熱噪聲是由電阻內部自由電子的熱運動而產(chǎn)生的。2.2噪聲2.2.1電阻熱噪聲電阻熱噪聲是通信系統(tǒng)內部噪聲的主要來源產(chǎn)生機理：電阻中的帶電微粒（自由電子）在一定溫度下受到熱激發(fā)后，在導體內部作無規(guī)則的運動而相互碰撞，兩次碰撞之間行進時，就產(chǎn)生一持續(xù)時間很短的脈沖電流。許多這樣的隨機運動的電子所產(chǎn)生的這種脈沖電流的組合，就在電阻內部形成了無規(guī)律的電流。電流的方向是隨機的，因而平均值為0，但電子的這種隨機運動還會產(chǎn)生一個交流電流成分（起伏電流），這個交流成分稱為熱噪聲?，F(xiàn)在是4頁\一共有37頁\編輯于星期五由于電流脈沖的隨機性，其大小方向均不確定，不能用它們的電流譜密度疊加，因此引入功率譜密度的概念。

8.1表征電阻熱噪聲的特征，主要從以下兩個方面考慮。1、頻譜由于這些小電流脈沖的持續(xù)時間極短，因此它的頻譜幾乎占有整個無線電頻段。

2、功率譜密度功率譜密度：表示單位頻帶內的電流（或電壓）均方值，單位是dBm／Hz（dBm表示1mW功率）。表示噪聲的電流功率譜密度?，F(xiàn)在是5頁\一共有37頁\編輯于星期五

在頻帶寬度B內產(chǎn)生的熱噪聲電壓均方值和電流的均方值分別為以上各式中，為玻耳茲曼常數(shù)（SoltzmannConstant）=1.38×；為熱力學溫度，單位為。理論和實踐證明，當溫度為T（K）時，阻值為R的電阻所產(chǎn)生的噪聲電壓功率譜密度和噪聲電流功率譜密度分別為注：電阻熱噪聲的功率譜密度在整個頻率范圍內都是均勻分布的，故常把熱噪聲稱為白噪聲或高斯噪聲?，F(xiàn)在是6頁\一共有37頁\編輯于星期五為便于運算，把電阻R看作一個噪聲電壓源（或電流源）和一個理想無噪聲的電阻串聯(lián)（或并聯(lián)），如圖所示。現(xiàn)在是7頁\一共有37頁\編輯于星期五

當實際電路中包含多個電阻時。每一個電阻都將引入一個噪聲源。一般若有多個電阻并聯(lián)時，總噪聲電流等于各個電導所產(chǎn)生的噪聲電流的均方值相加，如圖(a)；若有多個電阻串聯(lián)時，總噪聲電壓等于各個電阻所產(chǎn)生的噪聲電壓的均方值相加，如圖(b)。現(xiàn)在是8頁\一共有37頁\編輯于星期五1、串聯(lián)電阻的噪聲等效電路如果兩個電阻的工作溫度不同：電阻網(wǎng)絡的噪聲功率的計算現(xiàn)在是9頁\一共有37頁\編輯于星期五2、并聯(lián)電阻的噪聲等效電路其中：現(xiàn)在是10頁\一共有37頁\編輯于星期五2.2.2天線噪聲接收天線位于接收機的最前端，并作為接收機的信號源，其噪聲大小對通信質量有極大的影響接收機天線的噪聲除了其損耗元件所產(chǎn)生的熱噪聲外，還包含來自天空、大氣的各種外部噪聲，而且一般來說，后者遠大于前者?，F(xiàn)在是11頁\一共有37頁\編輯于星期五天線噪聲現(xiàn)在是12頁\一共有37頁\編輯于星期五對天線噪聲的抑制低溫提高天線增益和方向性調整天線方位，避免強噪聲源現(xiàn)在是13頁\一共有37頁\編輯于星期五2.2.3噪聲系數(shù)信噪比越大，信號質量越好。但信噪比不能反映網(wǎng)絡對信號質量的影響，也不能表示網(wǎng)絡本身噪聲性能的好壞引入噪聲系數(shù)來描述或評價一個網(wǎng)絡的噪聲性能一個實際網(wǎng)絡的輸出信號質量可以用輸出信噪比來衡量現(xiàn)在是14頁\一共有37頁\編輯于星期五噪聲系數(shù)定義：線性四端網(wǎng)絡輸入端的信噪比與輸出端的信噪比之比值?，F(xiàn)在是15頁\一共有37頁\編輯于星期五設輸入端的信號功率為，由信號源內阻產(chǎn)生的噪聲功率為，而網(wǎng)絡的輸出端負載上所得到的信號、功率和噪聲功率分別為，噪聲系數(shù)定義為或用dB表示為噪聲系數(shù)通常只適用線性網(wǎng)絡現(xiàn)在是16頁\一共有37頁\編輯于星期五則噪聲系數(shù)可以改寫為式中，為信號源內阻產(chǎn)生的噪聲經(jīng)過線性網(wǎng)絡后在輸出端產(chǎn)生的噪聲功率；若設線性網(wǎng)絡的功率增益現(xiàn)在是17頁\一共有37頁\編輯于星期五而線性網(wǎng)絡輸出端的總噪聲功率應等于和線性網(wǎng)絡本身的噪聲在輸出端產(chǎn)生的噪聲功率(網(wǎng)絡的附加噪聲功率）之和，即顯然，，故線性網(wǎng)絡的噪聲系數(shù)總是大于1。為了更清楚地了解網(wǎng)絡產(chǎn)生的噪聲，對信噪比的影響，噪聲系數(shù)又可表示為現(xiàn)在是18頁\一共有37頁\編輯于星期五（1）當線性網(wǎng)絡本身不產(chǎn)生噪聲，即時，，故為無噪聲的理想網(wǎng)絡。（2）線性網(wǎng)絡本身產(chǎn)生的噪聲越大，噪聲系數(shù)越大。（3）線性網(wǎng)絡的功率增益越大，噪聲系數(shù)越小。由上式可以得出下述結論：這說明為了降低網(wǎng)絡的噪聲系數(shù)應設法增大線性網(wǎng)絡的功率增益。現(xiàn)在是19頁\一共有37頁\編輯于星期五為了使信號源有最大輸出功率，對于圖所示的網(wǎng)絡，必須使放大器的輸入電阻與信號源內阻相匹因而額定輸入信號功率為額定輸入噪聲功率

為了計算和測量的方便，噪聲系數(shù)也可以用額定功率和額定功率增益的關系來定義。所謂的額定功率是指信號源所能輸出的最大功率。配，也即應使?，F(xiàn)在是20頁\一共有37頁\編輯于星期五由上兩式知，不管信號源內阻如何，它產(chǎn)生的額定噪聲功率是相同的，其大小只與電阻所處的環(huán)境溫度T和系統(tǒng)帶寬B有關。是為什么接收機采用低內阻天線的原因。而信號源額定功率卻隨著內阻的增加而減小，這也放大器的額定功率增益是指放大器（或線性網(wǎng)絡）的輸入端和輸出端分別匹配（率增益，即、）時的功噪聲系數(shù)現(xiàn)在是21頁\一共有37頁\編輯于星期五無源四端網(wǎng)絡噪聲系數(shù)的簡化表示對于無源網(wǎng)絡，當輸入輸出端均匹配時，其額定噪聲輸入、輸出功率將滿足上式說明，無源網(wǎng)絡的噪聲系數(shù)等于其功率傳輸系數(shù)的倒數(shù)，或等于網(wǎng)絡的衰減L。這是因為產(chǎn)生網(wǎng)絡噪聲的有損元件，正是導致網(wǎng)絡傳輸信號衰減的因素。舉例：求長度為50m，衰減量為0.082dB/m高頻電纜的噪聲系數(shù)。解：50米電纜的總損耗為L=500.082=4.1（dB）故其對應衰減值為

NF=L=2.57現(xiàn)在是22頁\一共有37頁\編輯于星期五級聯(lián)網(wǎng)絡的噪聲網(wǎng)絡1網(wǎng)絡2和分別為兩網(wǎng)絡的額定功率增益。和分別為兩網(wǎng)絡的噪聲系數(shù)。和分別表示兩網(wǎng)絡的附加噪聲功率。由得到：而級聯(lián)網(wǎng)絡的總的輸出噪聲功率為：現(xiàn)在是23頁\一共有37頁\編輯于星期五如令為級聯(lián)網(wǎng)絡的總功率增益：依此類推，n級級聯(lián)網(wǎng)絡的總的噪聲系數(shù)為：上式說明：級聯(lián)網(wǎng)絡的噪聲系數(shù)，主要由網(wǎng)絡前級的噪聲系數(shù)確定。前級的噪聲系數(shù)越小，功率增益越高，則級聯(lián)網(wǎng)絡的噪聲系數(shù)就越小。則級聯(lián)網(wǎng)絡的等效噪聲系數(shù)為現(xiàn)在是24頁\一共有37頁\編輯于星期五例1：某接收機前端電路由混頻和中放組成。已知混頻器的噪聲系數(shù)為7，功率傳輸系數(shù)為0.2,中放的噪聲系數(shù)為3，功率增益求級聯(lián)后的噪聲系數(shù)；若在混頻器前加一高放，高放的噪聲系數(shù)為3dB，增益為10dB，問此時級聯(lián)后的噪聲系數(shù)為多少？解：第一種情況混頻器中放第二種情況混頻器中放高放現(xiàn)在是25頁\一共有37頁\編輯于星期五例2：某接收機由高放、混頻、中放三級電路級聯(lián)組成。已知混頻器的額定功率增益，噪聲系數(shù)，中放噪聲系數(shù)，高放噪聲系數(shù)。如要求加入高放后使整個接收機總噪聲系數(shù)降低為加入前的1/10，則高放的額定功率增益應為多少？解：已知混頻器中放1.未加高放時現(xiàn)在是26頁\一共有37頁\編輯于星期五2.加高放后噪聲系數(shù)應為又現(xiàn)在是27頁\一共有37頁\編輯于星期五減小噪聲系數(shù)的措施

在放大或其它電路中，電子器件的內部噪聲起著重要作用。因此，改進電子器件的噪聲性能和選用低噪聲的電子器件，就能大大降低電路的噪聲系數(shù)。根據(jù)上面討論的結果，可提出如下減小噪聲系數(shù)的措施：

一、選用低噪聲元、器件現(xiàn)在是28頁\一共有37頁\編輯于星期五小的管子（可由手冊查得，但必須是高頻工作時的數(shù)值）。除采用晶體管外，目前還廣泛采用場效應管做放大器和混頻器，因為場效應管的噪聲電平低，尤其是最近發(fā)展起來的砷化鎵金屬半導體場效應管（MESFET），它的噪聲系數(shù)可低到0.5～ldB。（）和噪聲系數(shù)

對晶體管而言，應選用

在電路中，還必須謹慎地選用其他能引起噪聲的電路元件，其中最主要的是電阻元件。宜選用結構精細的金屬膜電阻?，F(xiàn)在是29頁\一共有37頁\編輯于星期五圖可看出，對于不同的信號源內阻，最佳的值也不同。晶體管的

與

的關系曲線

二、正確選擇晶體管放大級的靜態(tài)工作點現(xiàn)在是30頁\一共有37頁\編輯于星期五三、選擇合適的信號源內阻信號源內阻變化時，也影響的大小。當某一最佳值時，可達到最小。根據(jù)上面的討論，噪聲電壓都與通帶寬度有關。接收機或放大器的帶寬增大時，接收機或放大器的各種內部噪聲也增大。因此，必須嚴格選擇接收機或放大器的帶寬，使之既不過窄，以能滿足信號通過時對失真的要求，又不致過寬，以免信噪比下降。四、選擇合適的工作帶寬現(xiàn)在是31頁\一共有37頁\編輯于星期五熱噪聲是內部噪聲的主要來源之一，所以降低放大器、特別是接收機前端主要器件的工作溫度，對減小噪聲系數(shù)是有意義的。對靈敏度要求特別高的設備來說，降低噪聲溫度是一個重要措施。共發(fā)一共基級聯(lián)的放大器、共源一共柵級聯(lián)的放大器都是優(yōu)良的高穩(wěn)定和低噪聲電路。五、選用合適的放大電路六、熱噪聲現(xiàn)在是32頁\一共有37頁\編輯于星期五2.3干擾信號在傳輸過程中，不可避免地會受到各種無用信號的干擾，這些干擾是限制通信系統(tǒng)性能的主要因素。自然干擾：包括天電干擾、宇宙干擾和大地干擾。

人為干擾：包括工業(yè)干擾和無線電臺的干擾。現(xiàn)在是33頁\一共有37頁\編輯于星期五2.3.1工業(yè)干擾

工業(yè)干擾是由各種電氣裝置中發(fā)生的電流（或電壓）急劇變化所形成的電磁輻射，并作用在接收機天線上所產(chǎn)生的。例如：馬達、電焊機、高頻電氣裝置、電療機、X光機、電氣開關等。從工業(yè)干擾的性質來看，它們大都屬于脈沖干擾?，F(xiàn)在是34頁\一共有37頁\編輯于星期五2.3.2天電干擾

天電干擾的來源：自然界的雷電現(xiàn)象、帶電的雨雪和灰塵的運動，以及它們對天線的沖擊。天電干擾的性質：脈沖性質?，F(xiàn)在是35頁\一共有37頁\編輯于星期五2.4發(fā)射機和接收機的主要性能指標2.4.1發(fā)射機的主要指標發(fā)射機的主要指