第1章噪声与干扰

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噪声、干扰：泛指有用信号以外的其他一切无用信号

噪声：通常指内部噪声，由电路内部产生的无用信号 干扰：通常指外部噪声，来自电路外部产生的无用信号

第一章噪声与干扰1. 什么是噪声、干扰，对系统有什么影响？2. 噪声和干扰从那里来，有什么特点？3. 如何度量噪声和干扰对系统的影响？4. 如何降低噪声和干扰对系统的影响？

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内部噪声

自然噪声：热噪声、散粒噪声、闪烁噪声等

人为噪声：交流噪声、感应噪声、接触不良等

外部噪声（干扰）

自然干扰：天电干扰、宇宙干扰等

人为噪声：工业干扰、无线电干扰等噪声和干扰主要特性：随机性

说明：1.噪声和干扰问题涉及范围广、计算复杂、详细理论分析不属于本课程范围2.只需要掌握噪声和干扰问题的基本概念和简要分析，主要是自然噪声中的热噪声2. 噪声和干扰从那里来，有什么特点？

1.1 噪声的来源和特点

无噪声电阻的串联（或并联）。

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为波尔的功率谱密度在所讨论的频带范围内与频率无关，即热噪声具

。把在所讨论频带内功率谱分布不均匀R

若系统工作带宽为，则电阻热噪声电压的均方值

f

当网络与前端匹配时，输入噪声的额kT f

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耗电容，求输出端噪声电压的均方值。网络的传递函数为输出端噪声均方电压谱密度220()()n kT v S f H f df C 2()()()o S f S f H f 14n BW RC 132dB BW RC 带宽：

()i S f 等效噪声带宽

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小结：电阻、电感和电容的噪声 电阻：电阻热噪声

电感：等效于理想电感与损耗电阻的串联，主要是损耗电阻产生的热噪声 电容：等效于理想电容与损耗电阻的串联，但是电容损耗电阻非常小，频率很高时才考虑，因此损耗电阻热噪声因损耗电阻非常小而通常忽略不计。

噪声的主要来源：构成系统的电路元器件 电阻、电感、电容、BJTs 、FETs 、二极管等2. 噪声和干扰从那里来，有什么特点？

1.1.2 晶体管的噪声

晶体管的噪声通常比电阻的热噪声大得多，来源有 基区体电阻热噪声

散粒噪声（散弹噪声）

分配噪声

低频噪声（闪烁噪声，爆裂噪声）

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1.1.3 场效应管的噪声

来源：沟道热噪声，栅极感应噪声，闪烁噪声，散粒噪声等

沟道热噪声

栅极感应噪声

闪烁噪声（1/f 噪声）

栅极散粒噪声

通常：在频率不是很高时，FET的噪声比BJT的噪声低

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1.1.4 二极管的噪声

正偏工作状态

散粒噪声

闪烁噪声

反偏工作状态

由于反相饱和电流小，故引起的散粒噪

声较小

对于稳压二极管

齐纳击穿型：主要是散粒噪声，也有1/f噪声

雪崩击穿型：噪声较大，主要是散粒噪声和

多态噪声

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1.1.5 天线噪声

1.1.6 多个噪声源作用于电路时的计算

1.2 噪声的表示和计算

根据P si，P so ，P ni，P no的概念，定义

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例对于一个晶体管放大器，假如测量到其输入端的信噪比S/N 为10，输出端信噪比为5，则其F=2，NF=3dB 。这是较典型的晶体管NF 。低噪声晶体管放大器的NF 可以低于1dB 。

NF 频率特性曲线低噪声器件：噪声系数等值线图说明：1.设备制造商通常提供NF 频率特性曲线或者NF 等值线图来表示器件的NF 特性。2.器件的NF 不仅与制造有关，还与工作频率和工作条件（如集电极电流，信号源内阻等）有关。

多级级联放大电路的总噪声系数

电路中某一点处信噪比与该点处的负载大小无关因此，根据噪声系数的定义，其值与输出端所接负载大小也无关，所以可以用额定功率表示实际功率naom Pm n im P P

等于网络额定功率增益的倒数，

噪声系数与以下因素有关

噪声系数与网络内部噪声大小有关。

噪声系数与输入噪声P ni的大小或者说与信号源噪声温度T有关，因此测量网络的噪声系数时，

规定信号源内阻取标准噪声温度，即T=290K。 噪声系数还与信号源内阻R s0有关，因此存在使网络噪声系数最小的最佳源阻抗。

噪声系数只适用于线性电路（或准线性电路）

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所示电路中点画线框内电路的噪声）额定功率法，对于输入、输出端均匹配的无源有耗网络nom nim P P kT f

1.2.2 等效噪声温度

e 说明：1.噪声系数和等效噪声温度是描述同一网络噪声的两中不同方法。2.

用等效噪声温度的好处：可以将网络噪声与等效噪声温度为相加，作为总的输入噪声，而把网络看做是无噪声的，处理比较方便。3.等效噪声温度适合描述噪声系数接近于阻抗匹T

261.2.3 放大器的通用噪声等效电路*BJT,FET 放大器的噪声非常复杂，难以获取精确的等效电路。假设：所有噪声具有相同的频谱，而且无相关性

将放大器的噪声等效到

输入端，形成串联噪声

电压源和并联噪声电流

源，而放大器等效为一

个无噪声放大器。

放大器的噪声系数＝信

号源到Z i 两端的噪声系数a b c

,,a c a b F F 无噪声放大器,1b c F

1.2.4 噪声系数与灵敏度

SNR min min ()S ni a e o P P SNR k T T BW SNR