天线噪声系数

∑
∞
Ra ( m ) δ ( t − mTs )
数字基带信号s ( t ) 的功率谱密度与随机序列{an }的功率谱特性 Pa ( f )以及发送滤波器的频率特性GT ( f ) 有关.
27
基带信号的频谱特性(3)
特例：实随机序列{an }的各符号互不相关
(
)
gT ( t ) ∼ 发送脉冲波形，t ∈ ⎡0, Ts ⎤ ⎣ ⎦
■
∞ ⎡ ∞ ⎤ E ⎡ s ( t ) ⎤ = E ⎢ ∑ an gT ( t − nTs ) ⎥ = ma ∑ gT ( t − nTs ) ⎣ ⎦ n = −∞ ⎣ n = −∞ ⎦
周期为Ts
■
Rs ( t , t + τ ) = E ⎡ s ( t ) s ( t + τ ) ⎤ ⎣ ⎦
以卫星通信接收机的输入端作为参考点
Te=Ta/L+(1-1/L)Tk+Ter 这里 Ta是天线等效噪温 L是馈线损耗 Tk是馈线环境温度 Ter是接收机等效噪温 以馈线输入点作为参考点的等效噪温为 Te=Ta+(L-1)Tk+Lter 可以看到如果要减小卫星系统的等效噪温，需要 减小L和Ter。
14
∴ s ( t ) ∼ 循环平稳
26
基带信号的频谱特性(2)
循环平稳过程 s(t) 的功率谱密度
1 Rs (τ ) = Ts
∫
Ts 2 − Ts
1 = R ( t , t + τ ) dt 2 s Ts
∞ −∞
m = −∞
∑
∞
Ra ( m ) Rg (τ − mTs )
其中：Rg (τ ) = ∫ gT ( t ) gT ( t − τ ) dt
KTBF，网络产生的噪声所折合的那部分输入 是KTB(F-1)。 对于级联系统噪声系数可等效为
F2 −1 F3 −1 F = F1 + + + k pa1 k pa1k pa2
Fn −1 + k pa1k pa2 k pa(n−1)
7
4.8.3 等效噪声温度
网络的等效噪声温度Te： 把网络产生的噪声看成是输入的电阻升温Te 度 天线的等效噪声温度Ta： 把天线输出的噪声看成是一个温度为Ta的电 阻所产生。
Ps ( f ) = ∫ Rs (τ )e − j 2π f τ dτ =
−∞ ∞
2 1 Pa ( f ) ⋅ GT ( f ) Ts
其中：Pa ( f ) =
m = −∞
∑
∞
Ra ( m ) e − j 2π fmTs ∼ 随机序列{an }的功率谱密度
∵ Ra (τ ) =
m = −∞
gT ( t ) ⇔ GT ( f )
d n = bn ⊕ d n − 1
0 1 0 0 1
1
二进制单极性不归零码 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1
相对码
d n = bn ⊕ d n − 1
A 0
0
1
单极性不归零传号差分码 跳变：”1“ 0 0 0 0 1 1 0 1 1
相对码
d n = bn
d n −1
A 0
单极性不归零空号差分码 跳变：”0“
1 1 1 0 1 0 0 1 1
-7
+3
+1
23
数字基带系统的构成
{bn }
码型 编码
{a n } d (t)
发滤 波器
s(t)
信道
x (t)
收滤 波器
r (t)
抽样 判决
{a }
' n
GT ( ω )
gT ( t )
n(t )
cp ( t )
码型 译码
{b }
' n
位同 步器
■
s(t) =
n = −∞
19
基本的数字基带信号波形(1)
二进制单极性不 归零(NRZ)码
bn = 0, 1 ⇔ an = 0, 1
A
A 0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
Ts
t
⎛ t 1⎞ gT ( t ) = Arect ⎜ − ⎟ ⎝ Ts 2 ⎠
二进制 双极性 不 归零(NRZ)码
bn = 0,1 ⇔ an = −1, +1
⎛ t 1⎞ gT ( t ) = Arect ⎜ − ⎟ ⎝ Ts 2 ⎠
12
4.8.3 天线等效噪温 Ta(2)
典型值：
12GHz,线极化,1.8m天线，仰角为30度以上时 等效噪温为30K 4GHz，圆极化，30m天线，仰角大于30度时等 效噪温约为22K。
馈线的噪声系数 在匹配的情况下，馈线的噪声系数为 F=L 其中，L是馈线损耗（功率）
13
举例（卫星通信中的等效噪声温度）
设内部产生噪声功率为 Pn = k T e B G Pn Te = kB G 其中:G为网络增益。 无源网络可以通过计算各电阻在工作温度下 产生的噪声，然后根据电路等效得到输出的 噪声功率， 但是对于有源网络的噪声分析就复杂多了。
10
4.8.3 噪声系数F与等效噪温Te的关系
表示了网络内部噪声的情况 T e F = 1 + T 0 级联网络的等效噪温
接收机的噪声功率谱
无线通信，接收机与天线相连噪声功率谱
N 0 = K (Ta + Te ) = K (Ta + ( F − 1) T ) = KTF 注： Ta是天线等效噪温 F 是噪声系数
T是室温（绝对温度） Te是接收机等效噪温 无线通信中的典型参数： GSM基站接收机的噪声系数为10dB左右
N
( )
f
4 Rhf = hf / kT (V e −1
2
/ Hz)
其中
T为物体的绝对温度； h为普朗克常数，6.6254×10-34(J.s) k 为玻尔茨曼常数，1.38054×10－23（J/K）
4
4.8.1
匹配
输出噪声功率谱密度
输出噪声功率谱密：
N (f ) H (f ) P an = R
2
f (n) =
2πσ
2
e
2
2
4.8 .1热噪声（2）
电子热运动造成 分析和实验表明 阻值为R的电阻两端所呈现的热噪声电压呈高 斯分布，其均值为0，方差为 2 (π k T )2 ， R 其单边功率谱密度为 3h
R
N
(
4 Rhf 2 f ) = hf / kT (V / H z ) e −1
3
4.8.1 热噪声功率谱密度
22
基本的数字基带信号波形(3)
多电平码波形 k个二进制符号bi 例. k =3, M=8
b1b2b3 000 001 010 011 100 101 110 111 an +7 +5 +3 +1 -1 -3 -5 -7
M = 2k
bi an
75310 -1 -3 -5 -7 -
一个M进制符号an
8
4.8.3 网络的等效等效噪声温度 Te
信号经过网络时，除了输入端的噪声经过网 络，另外网络本身也产生热噪声，因此输出端 的热噪声变多了。 将网络内部产生的噪声在输入端等效成一个具 有一定温度的热噪声通过无噪的网络，该等效 温度即为等效噪声温度。 等效噪声温度表示了一个网络的内部噪声情 况。
9
4.8.3网络的等效等效噪声温度 Te（2）
17
主要内容
数字基带系统的构成 数字基带信号及其频谱特性 基带传输的常用码型 无符号间干扰的基带传输特性 部分响应系统 无符号间干扰基带传输系统的抗噪声性能 眼图 时域均衡器
18
信息代码、数字基带信号
信息代码：表示字母、数字或符号等消息 的二进制代码。 数字基带信号：数据序列的电波形表示； 电号。单、双极性；归零码、不归零 码。
= =
n = −∞ m = −∞ ∞ ∞ n = −∞ m = −∞
∑ ∑
∞
∞
E ⎡ an am ⎤ gT ( t − nTs ) gT ( t + τ − mTs ) ⎣ ⎦ Ra ( m − n ) gT ( t − nT ) gT ( t + τ − mT )
∑ ∑
Rs ( t + kTs , t + τ + kTs ) = Rξ ( t , t + τ )
s (t ) = ∑ a n g T (t − nTb )
−∞
+∞
其中{an}广义平稳，以一定的概率取M个电平中的一个值。
25
基带信号的频谱特性(1)
s(t) =
n = −∞
∑a
∞
n
gT ( t − nTs )
* 其中 {an } ∼ 广义平稳随机序列， E ( an ) = ma；Ra an an + k = Ra ( k )
G T ( f ) ⇒ Ps ( f ) 直接计算： 通过s(t)的自相关函数计算 介绍方法2：具体步骤 1. 设{an}广义平稳，证明s(t)是循环平稳随机过程 2. 对s(t)的自相关函数 Rs (t , t + τ )求时间平均值 R s (τ ) 3. 求 R s ( τ ) 的Fourier变换，得 PS ( f ) 4. 求{an}的自相关函数 MPAM的一般形式可表示为：
⎛ t 1⎞ gT ( t ) = Arect ⎜ − ⎟ ⎝τ 2⎠
A 0 -A
适于通过同轴电缆等在设备之间进行短距离传输
21
基本的数字基带信号波形(2)
差分码：用相邻码元电平是否跳变代表‘0’或‘1’
bn