接收機噪聲系數和靈敏度

一、接收機的噪聲

內部噪聲和外部噪聲。

外部噪聲：由雷達天線進入接收機的各種人為干擾、天電干擾、工業干擾、宇宙干擾和天線熱噪聲等，其中以天線熱噪聲影響最大，天線熱噪聲也是一種起伏噪聲。

內部噪聲：饋線、放電保護器、高頻放大器或混頻器等產生。二、常見的接收機噪聲模型１、電阻熱噪聲２、天線噪聲

1.電阻熱噪聲

————導體中自由電子的無規則熱運動(熱運動方向和速度不規則地變化)形成的噪聲。根據奈奎斯特定律,電阻產生的起伏噪聲電壓均方值

k=1.38×10-23J/K,玻耳茲曼常數;T為電阻溫度,以絕對溫度(K)計量,對于室溫17℃,T=T0=290K;R為電阻；Bn為測試設備的通帶。

電阻熱噪聲的功率譜密度p(f)是表示噪聲頻譜分布的重要統計特性：

p(f)=4kTR

電阻熱噪聲的功率譜密度是與頻率無關的常數。通常把功率譜密度為常數的噪聲稱為“白噪聲”。

3.天線噪聲

天線噪聲是外部噪聲,它包括天線的熱噪聲和宇宙噪聲,前者是由天線周圍介質微粒的熱運動產生的噪聲,后者是由太陽及銀河星系產生的噪聲,這種起伏噪聲被天線吸收后進入接收機,就呈現為天線的熱起伏噪聲。三、噪聲系數

噪聲系數F有明確的物理意義:

它表示由于接收機內部噪聲的影響,使接收機輸出端的信噪比相對其輸入端的信噪比變差的倍數。

噪聲系數的定義一：

接收機輸入端信噪比與輸出端信噪比的比值。

根據定義,噪聲系數可用下式表示:式中,Si為輸入額定信號功率;Ni為輸入額定噪聲功率(Ni=kT0Bn);So為輸出額定信號功率;No為輸出額定噪聲功率。

式中，Ga為接收機的額定功率增益，No為輸出額定噪聲功率，Ni為輸入額定噪聲功率。因此噪聲系數的另一定義為:實際接收機輸出的額定噪聲功率No與“理想接收機”輸出的額定噪聲功率NiGa之比。

噪聲系數的定義二：

假如接收機中沒有內部噪聲，稱之為“理想接收機”，則其輸出信噪比

與輸入信噪比

相同，噪聲系數F=1。理想接收機：

實際接收機的輸出額定噪聲功率No由兩部分組成,其中一部分是NiGa(NiGa=kT0BnGa),另一部分是接收機內部噪聲在輸出端所呈現的額定噪聲功率ΔN,即

No=NiGa+ΔN=kT0BnGa+ΔN

從上式可更明顯地看出噪聲系數與接收機內部噪聲的關系,實際接收機總會有內部噪聲(ΔN＞0),因此F＞1,只有當接收機是“理想接收機”時,才會有F=1。

噪聲系數的定義三：

下面對噪聲系數作幾點說明:

①噪聲系數只適用于接收機的線性電路和準線性電路,即檢波器以前部分。②

為使噪聲系數具有單值確定性,規定輸入噪聲以天線等效電阻RA在室溫T0=290K時產生的熱噪聲為標準。

③噪聲系數F是沒有單位的數值,通常用分貝表示

F=10lgF(dB)

④噪聲系數的概念與定義,可推廣到任何無源或有源的四端網絡。

四、接收機靈敏度

1、靈敏度：接收機的靈敏度表示接收機接收微弱信號的能力。靈敏度用接收機輸入端的最小可檢測信號功率Simin來表示。接收機的靈敏度是受噪聲電平的限制的。四、接收機靈敏度

噪聲總是伴隨著微弱信號同時出現,要能檢測信號,微弱信號的功率應大于噪聲功率或者可以和噪聲功率相比。因此,靈敏度用接收機輸入端的最小可檢測信號功率Simin來表示。在噪聲背景下檢測目標,接收機輸出端不僅要使信號放大到足夠的數值,更重要的是使其輸出信號噪聲比So/No達到所需的數值。通常雷達終端檢測信號的質量取決于信噪比。

通常,我們把(So/No)min稱為“識別系數”,并用M表示,所以靈敏度又可以寫成為了保證雷達檢測系統發現目標的質量(如在虛警概率為10-6的條件下發現概率是50%或90%等),接收機的中頻輸出必須提供足夠的信號噪聲比,令So/No≥(So/No)min時，對應的接收機輸入信號功率為最小可檢測信號功率,即接收機實際靈敏度。

提高接收機的靈敏度的措施,即減少最小可檢測信號功率Simin①降低接收機的總噪聲系數F0——高增益、低噪聲高放;②合理的選擇Bn：接收機中頻放大器采用匹配濾波器,以便得到白噪聲背景下輸出最大信號噪聲比；③在保證整機性能的前提下,盡量減小M的數值。

如何提高接收機的靈敏度？3、臨界靈敏度4、靈敏度的其它兩種表示方法：（1）相對1mW的分貝數計值（2）簡便計算公式Simin(dBmW)=-114