第二章(4-1)噪声

第二章噪声与非线性失真噪声——限制了系统所能处理的最低信号电平非线性失真——限制了系统所能处理的最高电平本章主要内容:一.噪声1.起伏噪声的基本特性2.电子器件内部噪声的来源及等效电路3.衡量系统噪声性能的指标——噪声系数与等效噪声温度二.非线性1.非线性器件的描述方法2.器件非线性对线性放大器的影响及衡量指标3.非线性器件在频谱搬移中的应用2.1起伏噪声起伏噪声的特点（以电阻热噪声为例）：随机性、电流脉冲持续时间短、平均值为零描述起伏噪声的几个重要概念：（1）频谱——极宽，几乎占据整个无线电频段（2）功率谱密度——单位：dBm/Hz)(fS频带内的功率：21)(ffVVdffSP12fffdBm概念——用dB表示功率大小：10logP1mW功率：10log10dBm15mW功率：10log1511.76dBm0.5mW功率10log0.53dBm2nV噪声电压均方值2nI噪声电流均方值电流功率谱密度212()fnIfISfdf()ISf电压功率谱密度()VSf212()fnVfVSfdf2nI2nV和代表单位电阻上的功率白噪声:是常数)(fS)()(1222121ffSdfSfdfSIIffIffIn功率谱密度带宽（3）等效噪声带宽-------白噪声通过线性系统fH(f)00222)()()(dffHSdffHfSViin2)()()(fHfSfSio)()(0202fHdffHBL等效噪声带宽定义系统总输出噪声22200()()()niiLVSfHfdfSHfB2.2电路器件的噪声RkTSI14kTRRSSIV42电流电压白噪声1.功率谱密度3.有噪电阻的串并联2.等效电路2.2.1电阻的热噪声及等效电路有噪电阻串联——无噪电阻R串噪声电压源并联——无噪电阻R并噪声电流源2nV2nIkTRBVn42BRkTIn142（B为系统带宽）4.额定噪声功率条件:噪声源与系统匹配NAB与噪声源电阻R大小无关与噪声源温度有关特点kTBRkTRBRVNnA4442`bbr1.基区电阻热噪声——白噪声2.散粒噪声3.闪烁噪声——噪声f12.2.2双极型晶体管的噪声3.噪声等效电路1.沟道电阻热噪声2.2.3场效应管的噪声2.噪声等效电路2.2.4电抗元件的噪声电抗元件的噪声来源于它的损耗电阻——热噪声线性网络噪声的表示方法：1.两端口网络的等效输入噪声源有噪网络（包含各种线性元件）2.噪声系数3.等效噪声温度2.2.5两端口网络的等效输入噪声源等效2nV串联噪声电压源2nI并联噪声电流源2nV2nI输入端短路，将有噪网络的输出噪声功率等效到输入端的值输入端开路，将有噪网络的输出噪声功率等效到输入端的值求法：2.3噪声系数2.3.1噪声系数定义ooiioiNPNPSNRSNRF//有噪网络()iSNR()oSNR2.3.2噪声系数与等效输入噪声源的关系FdBNFlog10)(1()()ioSNRFSNR2()14nnSSVIRkTRB对噪声系数的理解有噪网络的噪声系数一定大于1噪声系数与网络内部噪声大小有关网络的噪声系数与外部源噪声有关与源噪声温度T有关测量噪声系数时，规定标准噪声温度T0=290k噪声匹配噪声系数最小最佳源内阻与源内阻R有关BkTRRIVSNRSNRFSSnnoi4)(1)()(22.4等效噪声温度条件：有噪线性网络、产生白噪声、匹配2.4.1等效噪声温度定义定义：将网络视为无噪，其内部噪声折合到输入源端，视为由某电阻在温度时产生的白噪声eTPGBePNkTBG内有噪网络输出噪声和等效噪声温度的关系2.4.2等效噪声温度与噪声系数的关系引入等效噪声温度的意义：设天线（信号源）的额定输入噪声为：0kTB即噪声温度为0T网络的等效噪声温度为eT总噪声温度为0eTT0()ekTTB总输入噪声功率为总输出噪声功率为0()ePkTTBG已知条件:网络带宽B、、eTPGiP0T源端匹配、0)1(TFTe噪声系数与等效噪声温度的关系式：2.5多级线性网络级联的噪声系数已知；各级间均匹配，带宽均为B额定功率增益、噪声系数等效噪声温度求：总噪声系数F32111211PPPFFFFGGG2.增大第一级的增益可以减少后级对系统噪声系数的影响1.系统前级、特别是第一级的噪声系数对系统影响最大结论：