微弱信号检测..docx

微弱信号检测课程论文题 目 微弱信号检测中的噪声与直流误差分析 学生姓名 学 号 院 系 专 业 电子信息工程任课教师二Ｏ一六 年六月十二日摘要在实际的数据采集和信号处理系统中，由于信号的幅值较小，测量时又受到信号端、传输器件及变换器件等本身存在的本底噪声的影响，表现出的总体效果是有用信号被大量的噪声和干扰所淹没。如何检测这种强噪声干扰情况下的微弱信号，是信号处理中的重要研究内容。许多科研工作者已提出了一些有效的处理方法，如基于高增益的宽带波束形成的微弱信号检测方法及微弱信号的相干检测法等，但都存在灵敏度不高或适应性不强的问题。要提高灵敏度，就需要对面电路及过程进行误差分析。In the actual data acquisition and signal processing system, due to the small amplitude signals, measured by signal terminal, transmission device and transform device itself has the background noise effects showed the overall effect is the useful signal is flooded with a lot of noise and interference. How to detect the weak signal under the condition of strong noise interference is an important research content in signal processing. Some effective approaches have been proposed by many researchers, such as those based on the broadband and high gain beam formation of weak signal detection method and the weak signal of the coherent detection method, but there are sensitivity is not high or do not have a strong adaptability. In order to improve the sensitivity, we need to analyze the error of the circuit and process.关键字 直流误差分析 热噪声 设计误差引言在几乎所有的微弱信号测量领域微弱的物理量信号最终都是转变为微弱的电信号再进行放大处理。微弱信号不仅表现为其幅值极其微弱更表现在其可能被各种噪声信号所严重淹没。在广泛意义上可以认为噪声就是扰乱或干扰被测信号的某种不期望的假信号。噪声可以来自检测系统内部也可以来自系统外部而且噪声源的种类可以有很多并且可以具有不同的特点对信号检测的影响可以不同。噪声的大小决定了检测系统的分辨率和可检测的最小信号幅度。因此分析微弱信号检测系统存在的噪声及其特点研究和分析相应的抑制噪声的手段对微弱信号检测相当重要。很多情况下微弱信号是直流信号微弱直流信号的测量除了受噪声的影响外还会受到诸如接触电势、温差电势、电化学电势、放大电路偏置电流与失调电压等直流误差信号的严重影响因此研究和分析微弱信号检测系统的存在的直流误差源及其特点寻求降低或减小此类误差信号的方法显得同样重要。1 微弱信号检测中的噪声 1.1 电阻的热噪声 电阻器如果不外加电动势，那么用普通的电表去测量它的电流或端电压时读数为零。但事实上，电阻两端时刻都存在着瞬时噪声电压，如果把它接到一个放大量足够大的理想放大器输入端，并用示波器观察它的输出时，可以看到一片“茅草”状的无规则杂波。这说明即使没有外加电动势，电阻R也会在其两端呈现噪声电压起伏这就是电阻的热噪声也称为约翰逊噪声。这是由于在任何一个处于绝对零度以上的导体中内部的载流子做无规则的热运动。由于运动会随温度的升高而加剧，因此热噪声的幅度会随温度的上升而提高。我们可将热噪声视为组件(如电阻器)电压的不规则变化。下图 2-1显示了标准示波器测得的一定时域中热噪声波形从图中还可看到如果从统计学的角度来分析随机信号的话，那么它可表现为高斯分布曲线。 可见电阻的热噪声是频谱很平的白噪声不可预见呈高斯分布。一个电阻产生的噪声电压由下式决定： (2-1