高频第6章_噪声、干扰及其抑制

计 算
噪声系数(一)
定义：放大器输Байду номын сангаас信噪比和输出信噪 第
比的比值，即：
二 节
F
输入信噪比 输出信噪比
输入信号功率(Psi ) 输出信号功率(Pso )
/ /
输入噪声功率(Pni：噪) 输出噪声功率(Pn声电o )
Pno
1 PnA
路 的
AP Pni
AP Pni
计
当放大器本身不产生噪声时，噪声系数 算
：
噪
声
电
路
的
计
算
规温假想定度温右Te 度图时中产Te 生即ue2 的为为噪信电声路号电源的压内噪均声阻方温Rs 值度在，假该想
噪声温度(二)
故推导可得：Te
PnA Apm k f
第 二 节 ： 噪
且有： Te (F 1)T0
声 电 路
其中 T0 为电路实际温度
的 计
注意：以上分析只有当电路产生的噪 算
第 一 节 ： 元 器 件
一物理现象构成的电阻 在电路中进行分析时，可将 R 等效为下图
内 部 噪
声
in2 4kTGf
产 生 的
G 1/ R
原 因
及
其
表
示
方
法
散弹噪声
是电子管和晶体管器件中产生的一种电流 第
噪声，是载流子不均匀通过势垒区时造成
一 节
的在电场流效微应小管起中伏 ，主要导电电流不流经势垒，：元器
第七章：噪声、干扰及其抑制
内容提要
噪声和干扰信号：泛指除有用信号以 内
外的其他一切无用信号
容 提
这些噪声和干扰轻则影响接收有用信 要
号的清晰度，重则淹没有用信号
噪声是指电路内部产生的无用信号， 主要来自电路元器件导电特性的随机 变化，如电阻的热噪声、器件中电子 流不均匀造成的散弹噪声等
干扰则指来自电路外部的无用信号， 如天电干扰、各种电子工作时通断电 产生的火花等
的 计
当信号源内阻抗为纯电抗时，放大器输 算
入噪声为零，此时噪声系数失去其意义。
因此对于纯电抗信号源的前置放大器，采
用等效输入噪声电压来衡量其噪声性能
噪声系数的概念仅适用于线性电路，对
于非线性电路而言不再适用
噪声温度(一)
电路的噪声温度是用以表征该电路噪 第
声特性的一个理想温度，与噪声系数
二 节
具有固定的转换关系
晶体管低频噪声有闪烁噪声及爆裂噪声
第 一 节
爆裂噪声( 1/ f
噪声)主要是由于三极管表
： 元
面清洁不好或有缺陷而造成的，其强度还 与半导体材料的纯度及外加电压有关
器 件 内
爆裂噪声实质上是由一系列幅度较大而
部 噪
脉冲宽度又不相等的随机脉冲构成的， 又名尖峰噪声
声 产 生
的
爆裂噪声是由于
原
半导体材料的缺
因 及
陷(如结晶位错、 重金属杂质凝聚)
其 表 示
而造成的
方 法
分配噪声
在双极型晶体三极管中，由于载流子在基 区例中变的化随所机产复生合 的过噪程声所即引为起分的配噪IC、声IB 分配比 由于基区复合状态与工作频率有关，因而
第 一 节 ： 元 器
分配不是白噪声，噪声电流功率谱密度为
件 内
Si
(
f
)
只是结型场效应管栅极反向电流通过PN结，件内
有不大的散弹噪声
部
散弹噪声具有白 噪声性质，电流
噪 声 产
噪声谱密度为：
生 的
Si ( f ) 2qI
原 因
I
：通过势垒电 流的平均值
q ：电子电荷
及 其 表 示 方
法
低频噪声(一)
电阻的低频噪声
电阻的低频噪声来源于电阻中导电微粒
第 一 节
的不连续性，又名闪烁噪声，或称接触
为1
放大器本身产生的噪声越大则噪声系数 越大
放大器的功率增益越大，噪声系数越小
放大器输入端噪声越大，噪声系数越小
噪声系数(二)
F 1 PnA AP Pni
第 二 节 ： 噪
故噪声系数不仅与放大器本身产生的 声
噪声有关，还与输入噪声功率有关，
电 路
而放大器的输入噪声可以是各式各样 的
的 计 算
为了使噪声系数有一个确切的定义， 输入噪声功率一般规定为信号源内阻 产生的热噪声功率。此时噪声系数完 全是一个代表电路内部噪声特性的指 标，而与外界噪声无关
： 元
噪声
器
Se (
f
)
KI
2 D
R
2
f
k：常数，与电
件 内 部 噪 声
阻材料及制造 工艺有关
产 生 的
过剩噪声具有很强的低频 谱密度，在高频时则强度
I D：直流流过电电流阻的
急剧减小，又名 1/ f 噪声，
原 因 及 其 表
是低频电子线路中的主要 噪声源
示 方 法
低频噪声(二)
电子器件中的低频噪声
部 噪 声 产 生 的 原 因 及
S( f ) 4kTRW / Hz
：电阻热噪声的功 率谱密度
其 表 示 方
关于“白噪声”与“有色噪声”的含义 法
热噪声(二)
在通带f 内，电阻的热噪声电压的均方值 为需：要注en2意上4k式TR中f的 R 是指在电子在电场作 用下在导体中做漂移运动时与原子碰撞这
声也是白噪声时才正确
当电路内部噪声较大时，用噪声系数 描述较方便，可以避免很长的数字； 当电路内部噪声较小时，用噪声温度 描述电路的噪声特性具有较大优越性
电子器件和放大器的噪声等效电路(一)
2qIC
1
|
|2 0
部 噪 声 产 生
ord ic2p
2qIC
1
| |2 0
df
的 原 因 及
其
表
示
方
法
多个噪声源作用于电路时的计算
第
二
若多个噪声源是相互独立的，则其总 节
效果是个别噪声源单独作用的均方值
： 噪
相加(即功率相加)
声
电
若它们之间不是相互独立无关的，则
路 的
视其相关程度不同而有所差别
噪声系数(三)
在实际测量工作中，用一个噪声发生 第
器产生的白噪声作为输入信号，它与
二 节
电阻的热噪声具有相同的频谱，以保 证输入信号和输入噪声通过放大器时
： 噪 声
得到同等的放大 此时输入端的信噪比与信号源和放大
电 路 的
器的连接方式无关，但是会影响到噪 声系数
计 算
在上述条件下，噪声系数与放大器的
热噪声(一)
由导体内部自由电子无规则的热运动而产 第
生
一 节
热噪声电压可被看成是由持续时间极短的 脉冲组成，因而具有很宽的频率范围
： 元 器
单位频带内的噪声功率为：
件 内
S
(
f
)
1
4kTR ( f / fX
)
2
可简化为：
k ：玻耳兹曼常数
T ：热力学温度
R ：电阻的阻值
f
X
：自由电子每秒碰 撞的次数
负载无关
由于实际中许多电路一般 工作于阻抗匹配状态，故 F
Pnom
噪声系数还可表示为：
Apm Pnim
噪声系数(四)
当用分贝表示噪声系数时，符号为NF，第
此时有： NF 10lg F
二 节
推导可得，在各级产生的噪声功率大
： 噪
小相同时，以第一级产生的噪声对总 噪声系数的贡献最大
声 电 路
补充说明：