第二章(4-1)噪声解读.ppt

* 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 描述起伏噪声的几个重要概念： 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 （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 频带 内的功率： 噪声电压均方值 噪声电流均方值 电流功率谱密度 电压功率谱密度 和 代表单位电阻上的功率 （3）等效噪声带宽 白噪声: 是常数 输入功率谱密度 系统传递函数 输出功率谱密度 白噪声通过线性系统 噪声通过线性系统 等效噪声带宽定义 系统总输出噪声 2.2 电路器件的噪声 1. 功率谱密度 电流 电压 白噪声 3. 有噪电阻的串并联 2. 等效电路 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 2.2.1 电阻的热噪声及等效电路 有噪电阻 （B为系统带宽） 4. 额定噪声功率 条件: 噪声源与系统匹配 NA B 与噪声源电阻R大小无关 与噪声源温度有关 特点 1 . 基区电阻 热噪声 —— 白噪声 2. 散粒噪声——功率谱密度 1. 沟道电阻热噪声 —— 3. 闪烁噪声 —— 噪声 2.2.2 双极型晶体管的噪声 3. 噪声等效电路 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 2.2.5 两端口网络的等效输入噪声源 等效 串联噪声电压源 并联噪声电流源 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： 例2.2.1：如图所示，场效应管放大器的场效应管输出噪声电流为 负载电阻 的热噪声是 。 解：（1）首先求放大器的增益 放大器交流等效电路如图示， 电压增益 （2）求放大器总输出噪声 求：该放大器对应的等效输入噪声源 和 放大器 （4）求等效输入噪声电流源 输入端开路 此时输出端的噪声均由 产生： 则 不考虑 负载噪声 （3）求等效输入噪声电压源 输入端短路 此时输出噪声均由 产生，则： 不考虑 负载噪声 和 是相关的 2.3 噪声系数 2.3.1 噪声系数定义 有噪 网络 2.3.2 噪声系数与等效输入噪声源的关系 信号源 外输入噪声源 输入信噪比 内部噪声源 和 输出噪声功率 输出信号功率 信号源 输出信噪比 1 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 其中 网络总输出噪声电压均方值 该网络的电压增益 例2.3.1：图示的两端口网络只是一个电阻，求该网络的噪声系数。 VO 解: 根据公式 一个网络 的噪声系数又可以表示为 该网络的电压增益为: VO 求网络总输出噪声电压均方值 等效噪声电路如图 根据噪声系数定义有: 结论： 小，噪声系数小， 与功率最大传输——共轭匹配不同 在带宽B 内输出噪声电压均方值为: *