通信射频电路系统噪声和非线性.

• 模拟调制信号（调幅、调频、调相、复合调制） • 数字调制信号（调幅、调频、调相、复合调制）
1.对V0进行调制(AM/ASK) 中波广播 2.对f0进行调制(FM /FSK) 超短波调频广播 3.对θ 0或Φ (t)进行调制 (Φ M/MPSK/MSK/GMSK,间接调频) GPS, GSM, PLRS 4.复合调制－对二个以上参量同时进行调制 （AM+Φ M，QAM) 短波SSB通信,WLAN
&1.2 无线通信系统噪声及效应
A. 电路与系统的噪声来源
电阻内电子的热运动 有源器件(晶体管)中电荷粒子的随机运动 外界的干扰信号
B. 电路与系统的噪声种类
电阻的热噪声
PN结的散粒噪声,MESFET的闪烁噪声
干扰信号
C. 电路与系统的噪声效应
降低信号的信噪比;
降低接收机的灵敏度;
增大误码率; 提高解调器的最低门限; 干扰正常通信
I B
五、通信带宽B (BW)
通信系统实际允许传输的信号的最高频 率与最低频率之差。 实际通信系统通信带宽B主要取决 于信道“中放”带宽。任何通信系统不 能无失真地传输频率变化范围大于信道 带宽的信号。
语音电话信号带宽: 3KHz,有线电话信道带宽约为2.7KHz 高保真FM音乐信号带宽: 200KHz 电视信号带宽: 6MHz, 有线电视信道带宽带宽约为4.5MHz
二. 电路器件的噪声
（一） 电阻的热噪声及等效电路
1. 功率谱密度 电流 S I 4kT
1 R 电压 SV SI R2 4kTR
有噪电阻 白噪声
2. 等效电路 串联—— 无噪电阻R串噪声电压源 V n2
并联——无噪电阻R并噪声电流源 I n2
V 4kTRB
2 n
1 I 4kT B R
H( f )
系统传递函数
输出功率谱密度 So ( f )
白噪声通过线性系统
Vn2 S i ( f ) H ( f ) df S i
2 0

0
H ( f ) df

2
等效噪声带宽定义 系统总输出噪声
BL


0
H ( f ) df H 2 ( f0 )
2
2
Vn2
2 S ( f ) H ( f ) df S H ( f 0 )BL i i 0
四、信息论
香农(C.E.Shannon)信息容量极限理论
I=B log2(1+S/N) 或 I=3.32 Blog10(1+S/N) I为信息容量，单位b/s, B为通信系统信号带宽，单位Hz, S/N为信噪功率比。
决定通信系统性能(信息容量,质量)的 两个重要参数：通信系统信道带宽和通信信 号信噪比(干扰噪声功率谱)!
&1.1 基础知识
一、基本信号
通信最基本的信号为正弦（余弦）信号。理 想单频正弦信号的数学表征如下： V(t)=V0Sin(2π f0t+θ 0)= V0Sin(Φ (t)) V0为正弦时变信号的峰值（电压） f0为正弦时变信号的频率（Hz） θ 0为正弦时变信号的初始相位（弧度） Φ (t) 为正弦时变信号的相角
f2
代表单位电阻上的功率
白噪声: S ( f ) 是常数 （3）等效噪声带宽 噪声通过线性系统
So ( f ) Si ( f ) H ( f )
2
2 In S I ( f )d f S I df S I ( f 2 f1 ) f1 f1
f2
f2
输入功率谱密度
Si ( f )
二、调制信号
在实际通信系统中V(t)称为载波信号，其 f0 决定了通信系统实际工作的频段（波段）。 V(t) 有 一 个 t 变 量 , 三 个 参 量 （ V0 ， f0 ， θ 0) ．实现通信（信息传输）需将信息－基 带信号调制在V(t)中三个参量上，得到已调 制载波信号（已调信号）。
三、调制信号种类
f f 2 f1
f2 f1
内的功率： PV SV ( f )df
2 n
噪声电压均方值 V
电压功率谱密度 SV ( f ) 电流功率谱密度 SI ( f )
V
2 n
S
f1
f2
V
( f ) df
2 噪声电流均方值 I n 2 In 和 V n2
I S I ( f )df
2 n f1
2 n
（B为系统带宽）
Leabharlann Baidu
3. 有噪电阻的串并联
4. 额定噪声功率 条件: 噪声源与系统匹配
NA B
Vn2 4kTRB NA kTB 4R 4R
D. 噪声信号的特征参量
噪声信号频谱(窄带,宽带,白噪声) 噪声功率谱(SI/V(f)),单位:dBm/Hz
等效噪声带宽
一. 起伏噪声
起伏噪声的特点（以电阻热噪声为例）： 随机性、电流脉冲持续时间短、平均值为零 描述起伏噪声的几个重要概念： （1）频谱 —— 极宽，几乎占据整个无线电频段 （2）功率谱密度 S ( f ) —— 单位：dBm/Hz 频带
信息信号愈复杂，其带宽就愈大。
六、信噪比
信号噪声功率比－信噪比是衡量通信信号质量好坏 的重要指标之一！ SNR ＝S/N=Ps/Pn Ps——信号功率（W） Pn——噪声功率（W） Pn是指落入通信通带范围内噪声的总功率。 SNR=10log10(Ps/Pn) dB 在理论分析中信号功率容易确定，噪声是随机的， 不确定的 ，噪声的功率则不易计算，理论分析中常用 噪声功率积分得到，其可通过实际测量得到。
第一章 通信系统噪声和非线性特性
（书中第二章）
电子科技大学 游长江
无线通信收发机ＲＦ前端结构示意图
噪声——限制了系统所能处理的最低信号电平
非线性失真——限制了系统所能处理的最高电平 本章主要内容:
一.噪声 1. 起伏噪声的基本特性 2.电子器件内部噪声的来源及等效电路 3. 衡量噪声性能的指标：噪声系数与等效噪声温度 二. 非线性 1.非线性器件的描述方法 2.器件非线性对线性放大器的影响及衡量指标 3.非线性器件在频谱搬移中的应用
I 香农公式可改写为: B log 2 (1 S / N )
从而可确定一个通信系统在确定的信噪 比条件下传送给定信息容量 (数据量)，需要 多大的系统信道带宽。 香农公式还可改写为: S / N 2 1 可以确定一个通信系统在确定带宽条件 下传送给定信息容量(数据量)，需要多大的 信噪比。