2014年《微弱信号检测》复习参考

2014年硕士研究生考试-微弱信号复习题参

考

一、简答

1、白噪声的特点。

白噪声的功率谱密度为常数，各种频率成分的强度相等；理想的白噪声具有无限带宽，因而能量是无穷大，实际上，我们将有限带宽的平整讯号视为白噪声，使得在数学分析上更方便；白噪声在数学处理上很方便，是系统分析的有力工具。

2、自相关函数的特点

（1）对实信号，自相关函数是τ的偶函数，即)()(ττ-=x x R R

（2）当0=τ时，)(τx R 具有最大值，即)()0(τx x R R ≥

（3）)0(x R 反映随机噪声的平均功率，即22)]([)0(x t x E R x ==

（4）如果)(t x 包含某种周期性分量，则)(τx R 包含同样周期的周期性分量。若)(t x 是周期为T 的随机信号，即)()(T t x t x +=，则)()(T R R x x +=ττ也是周期为T 的函数。

（5）互不相关的两个随机噪声之和的自相关函数等于两个随机噪声自相关函数之和，即如果)()()(t y t x t z +=，则)()()(τττy x z R R R +=。

（6）对于平稳的随机噪声，)(τx R 仅与时间差τ有关，而与计算时间的起点无关。

（7）当∞→τ时，自相关函数反映随机噪声直流分量的功率，即2)(x x R μ=∞。

3、小信号检测方法中，调制放大与解调的原理。

调制过程一般用变增益放大器或非线性放大器实现两个信号的相乘过程，得到的是两个信号的和频分量和差频分量。也就是说，调制输出信号的频谱集中在载波频率的两边，可以对其进行交流放大。 解调过程可以用检波器或相敏检测器实现，该过程是把放大后的调制信号再和载波信号相乘一次，实现频谱的第二次搬移。然后利用低通滤波器滤除高频分量和附加噪声，即可得到放大的被测信号。

4、抑制各部分电路经地线相互耦合的干扰噪声的常用措施。 ①选用低功耗器件，减少流经地线的电流；

②在高噪声电路中增设电源滤波电容，使其流经地线的电流变得平滑；

采用横截面积较大的地线，以减少地线阻抗；

④根据电路特点选择合适的接地方式。

5、电路接地技术中，混合接地的好处

答：混合接地既包含了单点接地的特性，又包含了多点接地的特性。对于于低频地电流，小电容阻抗很大，该方式相当于并行单点接地；对于高频地电流，小电容阻抗很小，该方式相当于多点接地。

6、比较正交矢量型锁定放大器与单路锁定放大器比有何好处？ 答：正交矢量型锁定放大器，利用两个正交的分量计算出幅度s V 和相位θ，这样可以避免对参考信号做可变移相，也可以避免移相对测量准确性的影响。由()0.5cos o s r u t V V θ=和2()cos s r

o V V u t θπ=知，单路相

敏检测器的输出()o u t 正比于cos θ，因此θ的测量误差会直接传递为被测量幅度s V 的测量误差，这种误差对于单路相敏检测器很难解决，

而正交矢量型锁定放大器可以避免这个问题。

7、简述

1f 噪声及其特点 答：1f

噪声是由两种导体的接触点电导的随机涨落引起的，凡有导体接触不理想的器件都存在1f 噪声，所以1f

又叫做接触噪声。因为其功率谱密度正比于1f ，频率越低1f

噪声越严重，所以通常又称之为低频噪声。 特性：

1f 噪声的功率谱密度函数()f S f 正比于工作频率f 的倒数，()f

f K S f f =，频率越低，功率谱密度越大，当频率低到一定程度时，1f

噪声的幅度趋向于常数，当频率高于某一数值，与热噪声和散弹噪声这些白噪声相比，1f 噪声可以忽略；1f 噪声的功率21ln f f f P K f =，功率不像热噪声和散弹噪声那样正比于带宽，而是取决于频率上下限之比；1f

噪声的幅度分布为高斯分布。

8、简述平面波的屏蔽效果

答：对于远场中的电磁辐射平面波，屏蔽层的总损耗是吸收损耗和

反射损耗的综合结果，随着频率f升高，反射损耗减少，吸收损耗

增大。在中频段屏蔽效果比较差，对于低频平面波，屏蔽效果主要

来自反射损耗，对于高频平面波，屏蔽效果主要来自吸收损耗，在

射频情况下，吸收损耗和反射损耗都起衰减作用，由于射频情况下

集肤深度下，这时候可以使用较薄的屏蔽层。

9、噪声系数的物理意义及其同可检测最小信号的关系

答：噪声系数F表征放大器在放大信号的同时，有使得输出噪声增

加的程度，F越大，说明放大器内部噪声源在输出端产生的噪声功

率占输出总噪声功率的比重越大。给定输出信噪比SNR、器件噪声

系数F和输入噪声的功率可确定可检测最小信号与噪声系数间的关

系为

10、说出至少三种噪声匹配的方法

答：通过选用与信号源输出电阻相等的放大器，可以是系统实现噪

声匹配，也可以通过改变放大器输入级的工作条件来调整放大器的，在检测系统中经常使用元电阻很低的传感器，也可以利用变压器改

变信号源呈现在放大器输入端的阻抗实现噪声匹配，也可以采有源

器件并联方法

11、抑制电源尖峰脉冲干扰中压敏电阻的作用及原理

答：有效地抑制尖峰干扰和电网出现的浪涌电压，当艳敏电阻两端

的电压低于其标称电压时，压敏电阻的阻值接近无穷大，内部几乎

无电流流过，对电路的正常工作没有影响：当压敏电阻两端的电压

高于其标称电压时，压敏电阻将迅速击穿导通，并由高阻状态变为

低阻状态，工作电流也急剧增大，从而给尖峰干扰提供了一个低阻

通路。当其两端电压再次低于标称额定电压时，压敏电阻又能恢复

为高阻状态。

12、简述取样积分的原理

答：取样积分包括取样和积分两个连续的过程，基本原理如下图所

示