第4章噪声和干扰.ppt

4.1移动通信中的噪声 噪声和干扰是通信性能变坏的重要因素 接收机能否正常工作，不仅取决于接收机输入信号大小，而且取决于干扰和噪声的大小 高接收机灵敏度时，当外部噪声和干扰远高于接收机固有噪声时，接收机灵敏度会大大降低 接收机输入信噪比小于允许门限值时，接收机就不能进行正确接收 4.1移动通信中的噪声 热噪声 由粒子的热运动产生，温度越高，粒子动能越大，形成的噪声也越大 热噪声的瞬时值服从高斯分布，又称高斯噪声 热噪声的频带极宽，几乎是所有无线电频谱的叠加，又称白噪声 散弹噪声 由于载流子随机通过PN结，单位时间内通过PN结的载流子数目不一致，表现为通过PN结的正向电流在平均值上下作不规则起伏变化 4.1移动通信中的噪声 外部噪声 外部噪声分自然噪声和人为噪声 自然噪声 指天电噪声、宇宙噪声和太阳噪声等 功率谱主要在100MHz频段以下，陆地移动通信中，自然噪声远低于接收机固有噪声，可忽略 人为噪声 由各种电气设备中电流或电压的剧变而形成的电磁波辐射所产生 城市人为噪声比较大，主要是汽车点火噪声 4.1移动通信中的噪声 人为噪声 属冲击性噪声 大量冲击噪声混在一起形成连续噪声或连续噪声再叠加冲击噪声 频谱较宽，强度随频率升高而下降 噪声源的数量和集中程度随地点和时间而异，随机变化，噪声强度的地点分布可近似按正态分布处理，其标准偏差σ约为9dB BS与MS所受影响不同 噪声强度与接收天线的高度及天线离道路的距离有关 4.1移动通信中的噪声 为了抑制人为噪声，应采取必要的屏蔽和滤波措施，也可在接收机上采取相应的措施 平均人为噪声功率N=KT0Bi 玻尔兹曼常数K=1.38×1023W/(K°Hz-1) 参考绝对温度T0=290K°；KT0=-204dBW/Hz Bi为接收机带宽 4.1移动通信中的噪声 人为噪声功能与频率的关系 图中给出的dB值是高于KT0Bi的值 4.1移动通信中的噪声 例： Bi=10lg200KHz=53dBHz N=KT0Bi=-151dBW=-121dBm 若系统工作在900MHz频段， 则城市的平均人为噪声电平为： -151dBW+18dB=-133dBW=-103dBm 4.1移动通信中的噪声 低噪声放大器 多级的级联放大器中，每一级放大器都会产生内部噪声，但噪声源在第一级时影响最大 对高增益放大器的设计，必须着重于使第一级放大器设计最佳 噪声是指由系统材料和器件物理学产生的自然扰动 衡量接收机或元、器件噪声性能的好坏，常用噪声系数NF和等效噪声温度Te表示 4.1移动通信中的噪声 噪声系数 信噪比衡量噪声对有用信号的影响程度 信号与噪声的功率之比：S/N=PS/PN PS为平均信号功率，PN为平均噪声功率 信噪比越大，信号越纯，恢复原始信号就越容易 传输的话音越清晰 传输图像或文字时，分辨率越高 理想放大器(无噪声)的输出信噪比等于输入信噪比 4.1移动通信中的噪声 噪声系数衡量信噪比通过线性网络的变化 指网络输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值 NF=(Si/Ni)/( So/No) Si为输入信号功率，Ni为噪声功率，So为输出信号功率，No为输出噪声功率，Si/Ni为输入信噪比；So/No为输出信噪比 工程设计中常用信号电压有效值与噪声有效电压之比来定义信噪比及噪声系数 4.1移动通信中的噪声 例：某非理想放大器输入信噪比为10，输入信号功率为1mW，噪声功率为0.1mW，放大器内部噪声为1mW，功率增益为AP=10 放大器的输出信噪比为5， 放大器的噪声系数NF(dB)=10lg10/5=3dB 4.1移动通信中的噪声 理想放大器NF=1，输出信噪比等于输入信噪比；一般放大器NF1 噪声系数越接近于1，放大器内部噪声越小，输出信噪比下降的倍数也越少 噪声系数可定义为：负载上的总噪声功率No与输入噪声通过无噪声的理想网络后加在负载上的噪声功率APNi之比，NF=No/(APNi)；AP=So/Si 4.1移动通信中的噪声 多级放大器级联时的噪声系数为(Friis公式): 级联放大器的噪声系数主要受第一级噪声的影响 接收机前端电路噪声系数分配 4.1移动通信中的噪声 降低噪声的方法 选择低噪声器件是降低噪声的基本方法 场效应管有比晶体管小得多的最佳噪声系数 电阻是无源网络中主要噪声源，一般薄膜电阻比实心电阻噪声小，薄膜电阻中，又以金属膜电阻噪声最小 如果体积允许，尽量不要采用超小型电阻 4.1移动通信中的噪声 塔顶放大器对上行信号质量的改善 塔放位置 设：基站系统噪声系数NF2=5dB(3.15倍)；天线馈线损耗LC=3dB(2