第4章 微波收发技术噪声和接收机灵敏度本 ppt课件

噪声对微波通信系统的影响(1)
噪声对微波通信系统的影响(2)
噪声的来源
• 热噪声 – 导体内部电子的热运动和电子器件中的载流子的 不规则运动所产生的噪声.
• 各种干扰噪声 – 主要是由电波多径传播、阻抗失配、电源波动及 其它欣道的干扰所产生的噪声。
• 波形失真 – 传输设备的线性失真与非线性失真所产生的噪声
主要内容
• 灵敏度 – 灵敏度的定义 – 灵敏度的定量表示 – 收信门限电平
Na
Np = Na + Nin G
Imperfect Amplifier Degrades Signal to
Noise Ratio
噪声系数的定义3
• 利用等效噪声温度
将放大器自身产生的那部分噪声由其输入端的 等效噪声温度Te来表示
则Na=kTefG 同样Nin=kT0fG
N Fk0T fG keT fG T0Te
级联系统中的噪声系数(2)
G1,F1,Bn
G2,F2,Bn
kT0Bn
N a2(F 21)k0T B nG 2
Na2
总附加功率
Na1
Na1G2
总噪声功率
kT0Bn
kT0BnG1
kT0BnG1G2
Nou tk0T BnF1G2 N a1(F 11)k0T B nG 1
级联系统中的噪声系数(3)
Nou t k0T BnF1G2 N o uN ta 2 N a 1 G 2 k0 B T n G 1 G 2 N a2(F 21)k0T B nG 2
微波通信技术
第4章 微波通信中的收发技术
主要内容
基本知识：微波工程常用单位 和表示方法 无线系统体系构架 系统的非线性和补偿措施 系统的噪声和噪声系数 系统的灵敏度和动态范围 微波收发系统的实现 微波收发系统中的频率源技术 设计实例
主要内容
• 引言 – 噪声的来源 – 噪声对微波通信系统的影响
• 噪声系数的定义 • 级联系统的噪声系数 • 混频器的噪声系数
S out N out
N out N in G a
输入端信噪比 输出端信噪比
• 意义：
N out
kT 0 B n G a
信号通过二端口网络(放大器)后，由于器件本 身产生噪声，使信噪比变坏，使信噪比下降的 倍数就是该器件的噪声系数。
噪声系数的定义2
• 输出端的噪声可分为两部分
– 由进入系统的外部噪声造成的 NinGa
• 若M2>M1，则Amp1排在Amp2前面，F12>F21
例子
• Amp1 F=2,G=10dB, Amp2 F=2，G=20dB • 则M1=1.11111 ，M2=1.05，因此Amp2排在
Amp1的前面
• F12=2+（2-1）/（1-10）=2.1 • F21=2+（2-1）/（1-100）=2.01
• 在一定条件下,系统的噪声系数只取决于系统 的第1级电路的噪声系数
计算接收机的总噪声系数
IL = 2 d B
G =20dB N F=2dB
C L=7dB
G =30dB N F=6dB
主要内容
基本知识：微波工程常用单位 和表示方法 无线系统体系构架 系统的非线性和补偿措施 系统的噪声和噪声系数 系统的灵敏度和动态范围 微波收发系统的实现 微波收发系统中的频率源技术 设计实例
• 外部噪声 – 外部设备的电磁干扰、各种雷电和云层放电所辐 射的电磁干扰和宇宙间其它星系辐射的电磁干扰 所产生的噪声。
热噪声的分析
RN A
PN kTB
•噪声功率随带宽的减小而减小 •噪声功率随温度的降低而降低 •噪声功率公式仅适应于1000GHz以下的频率
噪声系数的定义1
S in NF N in
引言
• 在微波通信系统中，接收机要处理很微弱的信号， 但是组成系统的各个部分的附加噪声往往会淹没 这些微弱信号。
• 灵敏度、BER、NF是表征系统处理微弱信号能 力的系统参数，其中NF具有独特的作用，它不仅 可以描述整个系统，也可以描述组成系统的各个 部件。通过控制各个部件的NF及增益，即可确定 整个系统的NF，从而根据系统带宽来确定系统的 灵敏度，进而确定系统的BER。
k0T fG
T0
NF 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.5 2.0 3.0 4 NF(dB) 1.023 1.047 1.072 1.096 1.122 1.148 1.175 1.202 1.23 1.259 1.413 1.585 1.995 2.512 Te(K) 6.82 13.81 20.96 28.27 35.75 43.41 51.24 59.26 67.47 75.87 120.9 171.3 291.6 442.9
F
F1
F2 1 G1
N a1(F 11)k0T B nG 1 对N级级联系统 FF 1F G 2 11G F 3 1 G 2 1 ...G 1 .G F .2 N .. G .1 N . 1
噪声度量
• 定义噪声度量标准
Baidu Nhomakorabea
M F 1 11/G
• 若Amp1（F1，G1），Amp2 （F2，G2）
• 若M1>M2，则Amp2排在Amp1前面，F21>F12
有耗二端口网络的噪声系数
• 我们将有耗二端口网络视为无源有耗器件，如衰减 器、有耗传输线等
• 用损耗因子L来表示，GA=1/L
F LT T0
• 室温下 F=L
级联系统中的噪声系数(1)
G1,F1,Bn
G2,F2,Bn
• (F1，G1)为第一级放大器的噪声系数和增益 • (F2，G2)为第二级放大器的噪声系数和增益 • F0为级联后的系统噪声系数
第1级NF对系统的影响
F1 2dB(1.58) F2 10dB(10) G1 10dB(10) G1 20dB(100)
F1 2dB(1.58) F2 10dB(10) G1 20dB(100) G1 20dB(100)
F03.9d 4(B 2.4)8 F02.0d 4(B 1.6)7
• 应合理地分配各级电路的噪声系数和增益
– 系统的内部附加噪声
Na
– Pn=Na+NinGa
NF N a N in G a N in G a
N a kT0 BnGa kT0 BnGa
Noise (in)
Na
Noise (in) x Gain [N in G]
Gain 20dB NF 10dB
To= 290K
Nin at 290K