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高频电子线路第2章 高频电路基础 第三节 电子噪声及其特性 干扰（或噪声）是除有用信号外的一切不需 要的信号和各种电磁扰动的总称 干扰与噪声是两个同义的术语，习惯上将 外部来的不需要信号称为干扰，内部产生的称 为噪声 一、概述 高频电子线路第2章 高频电路基础 干扰分为人为干扰和自然干扰 人为干扰：高频和工频设备、不需要的无线电台 、产生电火花的设备、气体放电器件 自然干扰：雷电、带电的雨、雪和灰尘运动、流 星余迹以及太阳的活动等 抑制干扰的方法：消除干扰源、躲避干扰、切断 干扰传播途径 高频电子线路第2章 高频电路基础 二、电子噪声的来源与特性 在电子线路中，噪声来源主要是：电阻热噪声和 半导体管噪声纯电抗不产生噪声） 1、热噪声: 热热噪声(布朗噪声)——由电电阻(或导导体)内的自由电电子热热 运动产动产 生的自由电电子的热热运动动是随机运动动 热运动引起噪声 电压，在导体内形成 起伏的电流，引起的 噪声称为起伏噪声或 热噪声 高频电子线路第2章 高频电路基础 当电阻的温度为T(K)时电阻两端的噪声电压 的均方值为： B: 测量电压时的带宽。

K: 波尔茨曼常数 高频电子线路第2章 高频电路基础 电阻的热噪声是白噪声 均方电压谱密度和均方电流谱密度为： 高频电子线路第2章 高频电路基础 【例】 试计算510kΩ电阻的噪声均方值电压和均方值电流 设Ｔ＝２９０K, ＢＷ＝１００kＨｚ￿ ￿ 解: 高频电子线路第2章 高频电路基础 （1）多个电阻的热噪声 多个电阻混联（温度相同）时的热噪声等与混联 后的总电阻产生的热噪声 高频电子线路第2章 高频电路基础 2 热噪声通过线性网络 高频电子线路第2章 高频电路基础 3、噪声带宽 在最坏情况下，R=RN，传送 到负载R上噪声功率是： 噪声源等效电路 噪声电压均方值: 在单单位带宽带宽 （1Hz）内的噪声电压电压 均方值值 ： 高频电子线路第2章 高频电路基础 由于带通线性系统的滤波作 用，滤除了热噪声中的一部 分频率分量，使其频率发生 了变化，功率频谱密度变成 了频率的函数 系统输出端的噪声电压均方值： 高频电子线路第2章 高频电路基础 工程中将系统统功率传输传输 函数 H2(f )曲线线与f 轴轴之间间的面积积与功 率传输传输 函数的比值值定义为义为 BN， 即 等效噪声带宽 为f = fo时的 功率传输函数值 高频电子线路第2章 高频电路基础 二、晶体管噪声 晶体管噪声主要包括以下四部分。

￿￿ 1 、热噪声 构成晶体管的发射区、基区、集电区的体电 阻和引线电阻均会产生热噪声, 其中以基区体电阻 rbb′的影响为主 高频电子线路第2章 高频电路基础 2、 散弹噪声 散弹噪声是晶体管的主要噪声源它是由单位时间 内通过ＰＮ结的载流子数目随机起伏而造成的人 们将这种现象比拟为靶场上大量射击时弹着点对靶 中心的偏离, 故称为散弹噪声 在本质上它与电 阻热噪声类似, 属于均匀频谱的白噪声 高频电子线路第2章 高频电路基础 3、 分配噪声 在晶体管中, 通过发射结的非平衡载流子大部分到达 集电结, 形成集电极电流, 而小部分在基区内复合, 形成基极 电流 这两部分电流的分配比例是随机的, 从而造成集电极 电流在静态值上下起伏变化, 产生噪声, 这就是分配噪声 ￿￿ 分配噪声实际上也是一种散弹噪声, 但它的功率频谱 密度是随频率变化的, 频率越高, 噪声越大 高频电子线路第2章 高频电路基础 4、 闪烁噪声 产生这种噪声的机理目前还不甚明了, 一般认为是由于 晶体管表面清洁处理不好或有缺陷造成的, 其特点是频谱集中 在约１ kＨｚ以下的低频范围, 且功率频谱密度随频率降低而 增大。

在高频工作时, 可以忽略闪烁噪声 高频电子线路第2章 高频电路基础 3、 场效应管噪声 场效应管是依靠多子在沟道中的漂移运动而工作的, 沟 道中多子的不规则热运动会在场效应管的漏极电流中产生类似 电阻的热噪声, 称为沟道热噪声, 这是场效应管的主要噪声源 其次便是栅极漏电流产生的散弹噪声 场效应管的闪烁噪声 在高频时同样可以忽略 ￿￿￿￿ 高频电子线路第2章 高频电路基础 第四节、噪声系数和等效噪声温度 1、噪声系数 用信号功率S与噪声功率N之比，即信噪比S／N来衡量信 号的质量信噪比S／N越大，信号质量越好 定义输入信噪比和输出信噪比的比值为噪声系数NF，即 高频电子线路第2章 高频电路基础 NF——表明电电路的噪声性能，如果是无噪声网络络， NF =1, 否则则NF >1,内部噪声越大， NF越大 高频电子线路第2章 高频电路基础 噪声系数NF常用db表示： 噪声系数NF——表明当一个信号从电电路的输输入传传到输输出 端时时，信噪比恶恶化的程度例如，噪声系数为为3dB的放大器表 明输输出端的信噪比比输输入端小3dB。

对对一个理想的无噪声放大 器，噪声系数NF=0dB 在计算噪声系数时，输入噪声功率取信号源内阻 RS 的最大输出功率，Ni=kTB, RS的温度取290K 高频电子线路第2章 高频电路基础 多级级联电级级联电 路总总噪声系数的计计算 设设输输入、输输出信号功率为为Si 、So，输输入、输输出噪声功率为为Ni 、No第一级级的输输入噪声Ni1和第二级级的输输入噪声Ni2分别别是 各级级电电路内电电阻产产生的热热噪声功率，即Ni1=Ni2= kTB 第一级级的输输出噪声功率: 高频电子线路第2章 高频电路基础 同理，可求得第二级电级电 路的内部噪声功率 : 第一级电级电 路的内部噪声功率: 两级级的输输出噪声功率: 高频电子线路第2章 高频电路基础 两级级联电级级联电 路总总噪声因数: 高频电子线路第2章 高频电路基础 推广，n级级联电级级联电 路的总总噪声因数 : 结论结论 ：为为了降低多级电级电 路总总噪声系数，往往要尽量降低第一级级 、第二级级的噪声系数这这就是接收机的前端放大器（第一级级或 第二级电级电 路）必须须采用低噪声放大器的原因。

高频电子线路第2章 高频电路基础 无源四端网络的噪声系数： 在接收机的输入端加入一个衰减器（或者因 馈线引入衰减），就会使系统（包括衰减器和接 收机）的噪声系数增加 高频电子线路第2章 高频电路基础 2、等效噪声温度 对对任何一个线线性电电路所产产生的热热噪声输输出，都可以用温 度为为TN和处处于电电路输输入端的电电阻热热噪声功率来等效，即 NA为电为电 路热热噪声输输出功率，NiA为为NA折算到电电路输输入端 的热热噪声功率，Kp为电为电 路功率增益而电电路输输入热热噪声Ni是 由信号源内阻RS，处处于环环境温度T所产产生的热热噪声， 高频电子线路第2章 高频电路基础 噪声系数 : TN表明一个信号在通过过一个接收机传输时传输时 ，信噪比降低 的程度TN越小，接收机的质质量就越好TN的典型值值范围围 通常从20K到4000K左右 等效噪声温度 : 高频电子线路第2章 高频电路基础 四、 接收灵敏度 接收灵敏度S(dBm) ——接收机接收微弱有用信号能力强弱 定义义：在保证证必要的输输出信噪比条件下，接收机输输入端 所需的最小有用信号电电平。

该电该电 平越低，则则接收灵敏度越高，表示接收微弱信号的 能力也越强 令输输出信噪比为为: 高频电子线路第2章 高频电路基础 解： 高频电子线路第2章 高频电路基础 高频电子线路第2章 高频电路基础 1.10某接收机前端两级的增益、噪声系数如图所示、带宽 B=20KHz,天线噪声温度TN=250K,各级间相匹配，输入输出阻 抗均为50Ω，求： （1）为获得输出信噪比(S0/NO)min=20dB,接收机最小输入功率 (Pi）min为多少？ （2）若要求输出电压Uo=1mV,第二级功率增益至少为多大？ 高频电子线路第2章 高频电路基础 解（1） 输入的总的等效噪声 高频电子线路第2章 高频电路基础 。