杨霓清 高频答案 第八章—噪声与干扰

8.4 求题 8.4 图所示的 T 型和 型电阻网络的噪声系数。
题 8.4 图
8.5 题 8.5 图所示是一个有高频放大器的接收机方框图。 各级参数如图中所示。 试求接收机 的总噪声系数，并比较有高放和无高放的接收机对变频噪声系数的要求有什么不同？
题 8.5 图 答：根据多级电路总噪声系数为
N F ＝ N F1
题 8.11 图
8.12 某接收机线性部分如图 8.12 题所示，接收信号经传输送至变频器，再由中频放大器放 大。他们的额定功率增益和噪声系数如图所示，求其总噪声系数。
图 8.12 题
8.13 晶体管和场效应管噪声的主要来源是哪些？为什么场效应管内部噪声较小？ 答：二者都有热噪声、散粒噪声、1/ f 噪声等，但晶体管还有因多数与少数载流子由于在
349
基区产生的复合作用而引起的分配噪声。 场效应管内只有一种载流子无能无力因而不会产生 分配噪声。所以场效应管的内部噪声较小。 8.14 一个 1000 电阻在温度 290K 和 10MHz 频带内工作， 试计算该元件两端产生的噪声电 流的均方根值。 解： n 4kT f nR ＝4 1.38 10 290 10 10 1000 V
2
3
6
2
＝160.08 10
－2
V2
因此，噪声电压和噪声电流的远方根值为、
2 ＝12.65 10－6 12.65 V
噪声电流的均方根值为
i ＝
2
2
R
＝12.65 10
－9
A
8.15 如题 8.15 图所示，不考虑 RL 的噪声，求虚线框内线性网络的噪声系数 N F 。
题 8.15 图
＝1.25+ ＝3.61 3 若无高放，则总噪声系数为
2 1 7 1 3 1 0.8 0.8 10 0.8 10 0.7
347
N F ＝ N F1 ＋
＝ 1.25 ＝12.32
NF 3 1 NF 4 1 APH 1 APH 1 APH 3
7 1 3 1 0.8 0.8 0.7
Pn =0 表示放大器本身不产生噪声输出。
2 当 N F ＝2 时
Pn ＝ N F 1 kT f n APH
＝1.38 10
-9 -23
290 1 106 106
＝4 10 V
-2
8.8 RC 并联网络中，设 C 是无损耗电容。试求该网络两端的均方值噪声电压，并求该网络 的等效噪声通频带。若 R 增大或减小，该网络两端的均方值噪声将如何变化？ 8.9 接收机带宽为 3kHz，输入阻抗为 50 ，噪声系数为 6dB，用一总衰减为 4 dB 的电缆连 接到天线。假设各接口均匹配，为了使接收机输出信号噪声比为 10 dB，则最小输入信 号应为多少？ 8.10 有一放大器的功率增益为 15dB，带宽为 100MHz，噪声系数为 3dB。若将其连接到等 效噪声温度为 800K 的解调器前端，则整个系统的噪声系数和等效噪声温度为多少？ 8.11 某卫星通信接收机的线性部分如题 8.16 图所示，为满足输出端信噪比为 20dB 的要求， 计算天线所需获得的信号功率。
NF 3 1 NF 4 1 NF 4 1 APH 1 APH 1 APH 3 APH 1 APH 2 APH 3
1 1 ＝ ＝1.25 APH 1 0.8
1
传输线的噪声系数是 N F 1 ＝
2
接收机总噪声系数为 N F ＝ N F 1
NF 3 1 NF 4 1 NF 4 1 APH 1 APH 1 APH 3 APH 1 APH 2 APH 3
NF 3 1 NF 2 1 APH 1 APH 1 APH 2
1.21 1 3.98 1 APH 1 APH 1 0.2
348
APH 1 ＝1.89
APH 1 （dB）=10lg1.89 = 2.76dB
8.7 有一放大器功率增益为 60 dB，带宽为 1MHz，噪声系数 N F 1，问在室温 290K 时，它 的本身输出额定噪声功率为多少？若 N F 2，其值为多少？ 解：因为放大器本身输出额定噪声功率为 Pn = N F 1 kT f n APH 1 当 N F =1 时
Rs ＝ R 时， Fn ＝2； Rs R 时， Fn ＝1＋
Rs R
351
N F =2
2 晶体管混频器的噪声温度 Ti =60K，对应的噪声系数为
N F =1
3 中频放大器的噪声系数 N FI =6dB
Ti 60 =1 =1.21 T 290
N FI ＝3.98
4 接收机总噪声系数 N F ＝10dB 设高频放大器的噪声系数为 N F 1 ，功率增益为 APH 1 ，由题意知 N F 1 =2 晶体管混频器的噪声 系数 N F 2 ,为功率传输系数为 N F 2 ， ， 由题意知 N F 2 =1.21, APH 2 =0.2 ; 频放大器的噪声系 数为 N F 3 ，由题意知 N F 3 = N F 1 =3.98 若接收机不考虑天线和传输线的噪声系数， 只考虑高频放大、 混频器和中频放大器的噪声系 数，则接收机的总噪声系数 N F 的表示式为 N F ＝ N F 1 可得 10＝2＋
思考题与习题
8.1 电阻热噪声有何特性？如何描述？ 8.2 求题 8.2 图所示并联电路的等效噪声带宽和输出均方噪声电压值。设电阻 R 10k , C 200pF, T 290K。
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题 8.2 图
题 8.3 图
8.3 求题 8.3 图所示并联谐振回路的等效噪声带宽 B L 和输出均方噪声电压值。 （提示：可把它看作噪声通过线性系统，噪声源为 r 上的热噪声；也可把 r 等效成并联电 阻 R 0 ，求在并联回路两端表现的电阻部分产生的热噪声。 ）
解：首选将电压源化为电流原，即
is =
噪声电流的均方值为
s = s Gs Rs
ins2 = 4kT f nGs
内的噪声电流均方值为
2 = 4kT f n inR
1 = 4kT f nG R
信号功率为
is2 Psi = Gs G GL
输入噪声功率为
2 ins Gs G GL
Pni =
可见无高放后，接收机噪声系数比有高放要大很多。若要降低接收民噪声系数只有降低变频器的噪声 系数提高功率增益，这样对变频器的要求就很高。因而最好是在变频器前啬高放级。若还要进一步降低总 噪声系数还可以将高放和变频和在一个制冷系统中，使其处于零下 100 摄氏度，这样总噪声系数又会有较 大下降。
8.6 某接收机的前端电路由高频放大器、晶体管混频器和中频放大器组成。已知晶体管混频 器的功率传输系数 APH 0.2，噪声温度 T1 60K，中频放大器的噪声系数 N FI 6dB。 现有噪声系数为 3 dB 的高频放大器来降低接收机的总噪声系数。若要求总噪声系数为 10 dB，则高频放大器的功率增益至少要多少分贝？ 解：由题意知 1 高频放大器的噪声系数 N F =3dB
输出信号功率为
350
Pso =
is2 Gs G GL
输出噪声功率为
2 inR ins2 Pno = Gs G GL
由噪声系数的定义得
Fn =
i2 / i 2 Psi / Pni = 2 s 2 ns 2 Pso / Pno is /( ins inR )
=
2 ins2 inR R G =1+ =1＋ s 2 ins Gs R