1、高頻電子線路任課：謝勝 TelQQ:9144867983.1 概述1、干擾（或噪聲）的概念（廣義）：是指電路中除有用信號(hào)以外的一切不需要的信號(hào)及各種電磁騷動(dòng)的總稱。 2、干擾（狹義）：是指由外部來的無用信號(hào)或電磁騷動(dòng)的總稱，通常又稱外部干擾。 3、噪聲（狹義）：是指由與電路或系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的各種無用信號(hào)或電磁騷動(dòng)的總稱，通常又稱內(nèi)部噪聲。 4、抑制外部干擾的主要措施包括：消除干擾源、切斷干擾傳播途徑和躲避干擾等。第3章 噪聲和干擾 在高頻電路中內(nèi)部噪聲主要是電子噪聲。幾個(gè)概念： 功率譜密度：?jiǎn)挝活l帶內(nèi)噪聲的功率。 電壓譜密度：?jiǎn)挝活l帶內(nèi)噪聲電壓的均方值。 電流譜密度：?jiǎn)?/p>

2、位頻帶內(nèi)噪聲電流的均方值。 高斯噪聲：噪聲電壓概率密度滿足正態(tài)（高斯）分布的噪聲。 白噪聲：其功率譜密度不隨頻率變化的噪聲（如電阻熱噪聲）。3.2 噪聲的來源與特性 1. 電阻熱噪聲 因熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的起伏電壓就稱為電阻的熱噪聲圖 電阻熱噪聲等效電路噪聲電壓均方值： 2. 二極管的噪聲 正偏時(shí)，主要是直流通過pn結(jié)時(shí)產(chǎn)生散粒噪聲。 反偏時(shí)，如果達(dá)到反向擊穿（如穩(wěn)壓管），又分兩種情況： 齊納擊穿二極管主要是散粒噪聲，個(gè)別的有1/f噪聲(閃爍噪聲)。 雪崩擊穿二極管的噪聲較大，除有散粒噪聲，還有多態(tài)噪聲。 硅二極管工作電壓在4V以下是齊納二極管，7V以上的是雪崩二極管，4V7V之間兩種二極管都有。

3、為了低噪聲使用，最好選用低壓齊納二極管。 3. 晶體三極管的噪聲 1) 散彈（粒）噪聲：在晶體管中，每個(gè)載流子都是隨機(jī)地通過PN結(jié)，因此結(jié)電流是圍繞其平均值起伏變化的，把這種載流子隨機(jī)起伏流動(dòng)產(chǎn)生的噪聲稱為散彈（粒）噪聲。 2) 分配噪聲： 3) 閃爍噪聲 ：4. 場(chǎng)效應(yīng)管噪聲 比晶體管要小5 .接收天線噪聲 統(tǒng)一規(guī)定用天線的輻射電阻RA在溫度TA產(chǎn)生熱噪聲來表示天線的噪聲性能。 TA稱為天線的有效噪聲溫度。 1 噪聲系數(shù)的定義噪聲系數(shù)可由下式表示 設(shè)Pi為信號(hào)源的輸入信號(hào)功率，Pni為信號(hào)源內(nèi)阻RS產(chǎn)生的噪聲功率，Po和Pno分別為信號(hào)和信號(hào)源內(nèi)阻在負(fù)載上所產(chǎn)生的輸出功率和輸出噪聲功率。 圖

4、3.4描述放大器噪聲系數(shù)的等效圖噪聲系數(shù)定義為:3.3 噪聲系數(shù)計(jì)算方法其中nao是放大器內(nèi)部噪聲額定功率。 3.3.2 信噪比與負(fù)載的關(guān)系 設(shè)信號(hào)源內(nèi)阻為RS，信號(hào)源的電壓為US（有效值），當(dāng)它與負(fù)載電阻RL相接時(shí)，在負(fù)載電阻RL上的信噪比計(jì) 算如下：信號(hào)源在RL上的功率 信號(hào)源內(nèi)阻噪聲在RL上的功率 結(jié)論： 信號(hào)源與任何負(fù)載相接其輸入端信噪比都不變，其值為負(fù)載開路時(shí)的信號(hào)電壓平方與噪聲電壓均方值之比。 在負(fù)載兩端的信噪比額定功率, 是指信號(hào)源所能輸出的最大功率, 它是一個(gè)度量信號(hào)源容量大小的參數(shù), 是信號(hào)源的一個(gè)屬性, 它只取決于信號(hào)源本身的參數(shù)內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì), 與輸入電阻和負(fù)載無關(guān), 如圖

5、1 所示。 3.3.3 用額定功率和額定功率增益表示的噪聲系數(shù)上圖 (a)和(b)的其額定功率分別為(1)和 (2) 額定功率增益GPm是指四端網(wǎng)絡(luò)的輸出額定功率Pao和輸入額定功率Pai之比, 即 顯然額定功率增益GPm不一定是網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際功率增益，只有在輸出和輸入都匹配時(shí)，這兩個(gè)功率才相等。根據(jù)噪聲系數(shù)的定義，分子和分母都是同一端點(diǎn)上的功率比，因此將實(shí)際功率改為額定功率，并不改變?cè)肼曄禂?shù)的定義，則(3)因?yàn)镻ai=kTB，Pano=GPmPani+Panm，所以 (4)式中，Pai和Pao分別為輸入和輸出的信號(hào)額定功率; Pani和Pano分別為輸入和輸出的噪聲額定功率; Panm為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部

6、的最大輸出噪聲功率。也可以等效到輸入端，有 (5)式中，Pani=Panm/GPm是網(wǎng)絡(luò)額定輸出噪聲功率等效到輸入端的數(shù)值。如圖 2 所示的無源四端網(wǎng)絡(luò)，由于在輸出端匹配時(shí)，輸出的額定噪聲功率Pano也為kTB，因此，由式(3)得無源四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù) (6)式中，L為網(wǎng)絡(luò)的衰減倍數(shù)。例1：現(xiàn)以圖3的抽頭電路為例，計(jì)算噪聲系數(shù)。 解：將信號(hào)源電導(dǎo)等效到回路兩端, 為p2GS, 等效到回路兩端的信號(hào)源電流為pIS, 輸出端匹配時(shí)的最大輸出功率為 輸入端信號(hào)源的最大輸出功率為 因此, 網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)為：3.3.4 多級(jí)放大器噪聲系數(shù)的計(jì)算多級(jí)放大器噪聲系數(shù)計(jì)算等效圖多級(jí)放大器的總噪聲系數(shù)計(jì)算公式為

7、： 例2 下圖 是一接收機(jī)的前端電路, 高頻放大器和場(chǎng)效應(yīng)管混頻器的噪聲系數(shù)和功率增益如圖所示。 試求前端電路的噪聲系數(shù)(設(shè)本振產(chǎn)生的噪聲忽略不計(jì))。 圖 接收機(jī)前端電路的噪聲系數(shù) 解 將圖中的噪聲系數(shù)和增益化為倍數(shù), 有因此, 根據(jù)式(3.3.8)有前端電路的噪聲系數(shù)為 3.3.5 等效噪聲溫度 噪聲溫度可定義為： 把放大器本身產(chǎn)生的熱噪聲折算到放大器輸入端時(shí)，使噪聲源電阻所升高的溫度，稱為等效噪聲溫度Te。 多級(jí)放大器的等效噪聲溫度為：3.3.6 晶體管放大器的噪聲系數(shù) 根據(jù)圖3.7所示的共基極放大器噪聲中求得各噪聲源在放大器輸出端所產(chǎn)生的噪聲電壓均方值總和，然后根據(jù)噪聲系數(shù)的定義，可得到

8、放大器的噪聲系數(shù)的計(jì)算公式共基極放大器噪聲等效電路 33.7 噪聲系數(shù)與靈敏度 噪聲系數(shù)是用來衡量部件(如放大器)和系統(tǒng)(如接收機(jī))噪聲性能的。 根據(jù)噪聲系數(shù)的定義，噪聲性能的好壞又決定輸出信號(hào)噪聲功率比 ，同時(shí)當(dāng)要求輸出一定信噪比時(shí)，它又決定輸入端必須的信號(hào)功率，也就是說決定輸入端放大（接受）微弱信號(hào)的能力。 靈敏度就是保持接收機(jī)輸出端信噪比一定時(shí), 接收機(jī)輸入的最小信號(hào)電壓或功率(設(shè)接收機(jī)有足夠的增益)。例3：設(shè)某電視接收機(jī)，正常接收時(shí)所需最小信號(hào)噪聲功率比為20dB，電視機(jī)的帶寬為6MHz，接收機(jī)前端電路的噪聲系數(shù)為10dB，求接收機(jī)前端電路輸入信號(hào)電平（靈敏度）至少為多少？ 解：噪聲系

9、數(shù)NF=10dB=10， 輸出信噪比(S/N)o=20dB=100則 輸入信噪比(S/N)i=NF(S/N)o=1000 根據(jù)噪聲系數(shù)的定義，輸入噪聲功率為kTB故，輸入信號(hào)功率為：Si=1000kTB=23.8pW設(shè)信號(hào)源內(nèi)阻為75歐姆，則所需最小信號(hào)電勢(shì)為： 提高接收機(jī)的靈敏度的途徑: 一是盡量降低接收機(jī)的噪聲系數(shù)NF，另一個(gè)是降低接收機(jī)前端設(shè)備的溫度T。 接收機(jī)的線性動(dòng)態(tài)范圍DR：指接收機(jī)任何部件在都不飽和情況下的最大輸入信號(hào)功率Simax與接收機(jī)靈敏度(用功率表示)之比，有DR(dB)=Simax(dBm)+114(dBm)B(dBMHz)NF(dB)式中，NF為接收機(jī)總噪聲系數(shù)，B為

10、接收機(jī)帶寬，Simax為接收機(jī)在1 dB壓縮點(diǎn)時(shí)的最大輸入信號(hào)功率。用噪聲信號(hào)源的測(cè)量方法下圖是一測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成。噪聲信號(hào)源特測(cè)放大器輔助放大器均方電壓表3.3.8 噪聲系數(shù)的測(cè)量噪聲系數(shù)為 2. 無噪聲源的測(cè)量方法3.4 降低噪聲系數(shù)的措施 根據(jù)上面所討論的結(jié)果，有3種經(jīng)常采用的減小噪聲系數(shù)的措施。選用低噪聲器件和元件正確選擇晶體管放大級(jí)的直流工作點(diǎn)3.選擇合適的信號(hào)源內(nèi)阻3.5 工業(yè)干擾與天電干擾1. 工業(yè)干擾 工業(yè)干擾是由各種電氣裝置中發(fā)生的電流（或電壓）急劇變化所形成的電磁輻射，并作用在接收機(jī)天線上所產(chǎn)生的 工業(yè)干擾的強(qiáng)弱取決于產(chǎn)生干擾的電氣設(shè)備的多少、性質(zhì)及分布情況。 工業(yè)干擾沿電力

11、線傳播比它在相同距離的直接輻射強(qiáng)度大得多。 從工業(yè)干擾的性質(zhì)來看，大都屬于脈沖干擾。 為了克服工業(yè)干擾，最好在產(chǎn)生干擾的地方進(jìn)行抑制。 2. 天電干擾 自然界的雷電現(xiàn)象是天電干擾的主要來源，除此以外，帶電的雨雪和灰塵的運(yùn)動(dòng)，以及它們對(duì)天線的沖擊都可能引起天電干擾。本 章 小 結(jié) 1. 電子設(shè)備的性能在很大程度上與干擾和噪聲有關(guān)。 在通信系統(tǒng)中，接收機(jī)的靈敏度與噪聲有關(guān)，提高接收機(jī)的靈敏度有時(shí)比增加發(fā)射機(jī)的功率可能更為有效。 因此研究各種干擾和噪聲非常必要。 2. 所謂干擾（或噪聲），就是除有用信號(hào)以外的一切不需要的信號(hào)及各種電磁騷動(dòng)的總稱。 干擾（或噪聲）按其發(fā)生的地點(diǎn)分為由設(shè)備外部進(jìn)來的外部干擾和由設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的干擾；按接收的根源分有自然干擾和人為干擾，按電特性分有脈沖型，正弦型和起伏型干擾等。 3. 干擾和噪聲是兩個(gè)同義的術(shù)語，波有本質(zhì)的區(qū)別。 習(xí)慣上，將外部來的稱為干擾，內(nèi)部產(chǎn)生稱為噪聲，本章主要討論具有起伏性質(zhì)的內(nèi)部噪聲。 外部也有一部分具有起伏性質(zhì)的干擾一并討論。 即使