1、1、微弱信號檢測特點 WSD目的：提取需要檢測到的微弱信息。微弱：一般幅值小，但其實是相對噪聲。檢測特點：遏制噪聲（內部、外部）、放大信號、提高信噪比。對象：研究噪聲、信號。研究兩者區別，并且利用該區別研發設備和方法相對性：信號噪聲可轉換2、信號和噪聲相關理論研究方法：（1）時域：均值、中值濾波、相關性、高斯分布（2）頻率域：FFT、采樣定理、低通、帶通、帶阻（3）其他：小波、分形等，特征分析信號分析方法：信號的性質可以從頻域和時域兩方面進行分析。頻域分析常采用傅里葉分析法。時域分析主要包括卷積和相關函數。 3、噪聲：通常把由于材料或器件（內部電路器件）的物理原因產生的擾動稱為噪聲，頻譜分布較

2、寬。4、信噪比：噪聲對信號的覆蓋程度信噪改善比：改善的效果，評價一個放大器或者一個測試系統遏制噪聲的能力當信號通過一個放大器或者一個測試系統后，信噪比可能提高，也可能降低。引入信噪比改善系數SNIR來描述放大器或測試系統對信噪比的改善作用，定義為 分辨率：輸入最小變化x1，y 產生可觀察到變化5、微弱信號蘊含著兩層含義：第一層含義是信號本身非常微弱，是一個絕對意義上的微弱；第二層含義是相對意義上的微弱，也就是信號對于強背景噪聲而言，是非常微弱的，簡而言之就是信噪比極低。6、常規小信號檢測方法：濾波、調制和解調7、電噪聲的主要統計特征包括：（1）頻域統計特征：功率譜密度（2）時域統計特征：相關函

3、數（3）幅域統計特征：概率密度函數8、對于電壓或電流型的隨機變量，均值表示的是其直流分量；表示對均值的偏離程度，表明隨機噪聲的起伏程度；均方值反映的是隨機噪聲得到歸一化功率，它表示的是隨機電壓或電流在1電阻上消耗的功率9、相關函數：衡量隨機過程在任意兩個時刻獲得的隨機變量之間的關聯程度。是其時域特征的平均量度，它反映同一個隨機噪聲n(t)在不同時刻t1和t2取值的相關程度10、自相關函數在=0處取得最大值 周期信號的自相關函數仍然是同頻率的周期信號，但不具有原信號的相位信息。隨機信號的自相關函數將隨值增大而很快趨于零。11、（1）小信號處理方法：濾波：頻率可分調制解調：改變頻率零位：間接方式，

4、消除干擾反饋：反饋穩定（2）隨機過程平穩隨機過程各態歷經統計量12、功率譜密度函數：定義：單位（角頻率，頻率）帶寬的功率描述了隨機噪聲X(t)功率在各個頻率點上的分布對功率譜密度函數在整個頻率范圍內積分，可得到X(t)的功率，平穩隨機過程有：功率信號的功率譜密度與其自相關函數互為傅氏變換對。13、白噪聲：定義：若N(t)為一個具有零均值的平穩隨機過程，其功率譜密度均勻分布在 的整個頻率區間 ，功率譜密度為常數，即 低通白噪聲總結：有限帶寬內功率譜密度為常數自相關函數有規律振蕩衰減14、-3dB帶寬（確定信號）：就是半功率點之間頻率間隔，也就是電壓的1/1.414,之間的頻率寬度。等效的原則：理

5、想系統與實際系統在同一白噪聲激勵下,兩個系統的輸出功率相等。15、熱噪聲:電阻 散彈噪聲:半導體器件 1/f噪聲:導體接觸 爆裂噪聲:部分半導體 16、噪聲系數：放大電路整體電路的噪聲特性指標，衡量電路噪聲特性的優劣。噪聲系數定義一：線性四端網絡（放大器）中，F=輸出總噪聲功率/放大器無噪聲時的輸出噪聲功率 (可以僅僅依靠噪聲進行計算）噪聲系數定義二：線性四端網絡輸入端的信噪比與輸出端的信噪比之比值。（對定義1變換可以得到） 17、由噪聲系數的定義式說明放大器內部噪聲對系統噪聲的影響F=輸出總噪聲功率/放大器無噪聲時的輸出噪聲功率輸入噪聲功率 輸出噪聲功率放大器功率放大倍數輸入信號功率輸出信號

6、功率或用dB表示為 噪聲因數：F=1（NF0），無噪聲理想放大器F>1 （NF>0） ：越大，內部噪聲越嚴重, 表示通過放大器后,信噪比變壞的程度。表明放大器放大信號同時，輸出噪聲功率放大，且F越大，內部噪聲源在輸出端產生的噪聲占總噪聲功率的比重越大。18、噪聲系數通常只適用線性網絡，因為非線性電路會產生信號和噪聲的頻率變換，噪聲系數不能反映系統的附加噪聲性能可以得出下述結論：（1）當線性網絡本身不產生噪聲，即F1時為無噪聲的理性網絡（2）線性網絡本身產生的噪聲P 越大，噪聲系數F越大 19、放大器可檢測的最小信號 檢測微弱信號時，需要輸出：SNR0>一定數值，在一定的F條件

7、下，對于輸入信號有要求：可檢測的（輸入）信號結論：（1）F大，檢測分辨率低（放大器加入噪聲多）（2）需要減少放大器等效噪聲帶寬（3）減少信號源電阻（輸入熱噪聲少）20、 低噪聲放大器設計的原則(1)前置放大器的噪聲會導致信噪比變壞，因此會影響整個儀表的可檢測最小信號(2)和噪聲指標相關設計內容：器件選擇/電路級數和電路組態/工作點確定/噪聲匹配(3)其他設計內容：總增益/頻率響應/輸入輸出阻抗/動態范圍/穩定性等21、高頻低噪聲放大器設計的原則(1)信號源輸出阻抗為復數(2)等效電路圖上，也分為兩個部分存在(3)公式中阻抗替代純電阻(4)eN和iN的相關性22、場效應管噪聲：(1)溝道的熱噪聲

8、電壓(2)柵極的散彈噪聲(3)感應噪聲（來自熱噪聲）(4)1/f噪聲(5)信號源的熱噪聲電壓23、信號通道對調制正弦信號進行交流放大，將微弱信號放大到足以推動相敏檢測器工作的頻率，并且要用帶通濾波器濾除部分干擾和噪聲，以提高相敏檢測的動態范圍。參考輸入一般是等幅正弦信號或方波開關信號，它可以是從外部輸入的某種周期信號，也可以是系統內原先用于調制的載波信號或用于斬波信號。參考通道對參考輸入進行放大或衰減，以適應相敏檢器對幅度的要求。參考通道的另一個重要功能是對參考輸入進行移相處理，以使各種不同相移信號的檢測結果達到最佳。24、通過三級級聯放大器噪聲系數數學表達式的推導，說明各級放大器級對聯放大器

9、總得噪聲系數影響。答：對三級電路組成的網絡，總的噪聲系數為 說明：越是前級放大器，影響越大。如果K1足夠大，那么第一級噪聲系數應該盡可能的小。多級放大器總的噪聲系數主要取決于前面兩級。25.分析設計低噪聲放大器時通過附加并聯電阻對噪聲系數的影響。Rso>Rs，串聯熱噪聲 in電壓降輸入引入的電阻必然帶來新的噪聲源，將引入的電阻認為是放大器的一部分，那么惡化了放大器原來的噪聲情況，改變了Fmin等特性選定器件后，為了噪聲匹配，進行串聯和并聯電阻都是惡化了放大器的噪聲性能。串聯電阻越大，效果越差，F大。并聯電阻越小，效果越差，F大。26、分析輸入電阻Rs對放大器噪聲系數影響(1)數學分析輸入

10、電阻Rs ：Rs同時存在于分子、分母，顯然過大、過小都導致F趨于無限大。(2)機理分析輸入電阻Rs：變小->輸入熱噪聲小，那么放大器噪聲作用明顯，F大變大->由于電流源的存在，顯然放大器噪聲也會明顯，F大27、分析放大器的噪聲系數與最佳源電阻關系目標：對于指定的放大器，要使F最接近1，合理取Rs數值，此時就是噪聲匹配此時的F最接近11）Fmin是放大器特性2）知道了Fmin和Rso就可以知道任何Rs下的F3）低噪音放大器選擇匹配電阻更加方便，圖2144）和器件有關，同時也是頻率的函數，圖2155）選擇器件過程：先定傳感器電阻，再選擇合適放大器28、由下圖寫出相關器RSS的表達式或 分析由通過鎖定放大器后的輸出29、30、取樣積分基本原理框圖31、指數式門積分器的輸出特性分析32、線性取樣積分器參數選擇過程框圖指數式取樣積分器參數選擇過程框圖33、BOXCAR積分和數字式多點平均的特性比較SNIR采樣效率頻率保持時間門寬TgBoxcar100%適于高頻差（電容）窄（分辨好）數字平均100%適于低頻好（存儲器）不太窄（分辨差）34、鎖相放大器是一種對交變信號進行相敏檢波的放大器。它利用和被測信號有相同頻率和相位關系的參考信號作為比較基準，只對被測信號