噪声控制与应用

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九讲 噪声,Gwb,噪声来源,热噪声,太阳辐射,宇宙辐射,其他,电火花、电磁泄漏、电磁辐射等,（注：除了热噪声外，其他的噪声在一定条件下是可以认为消除的）,热噪声,电子热运动造成,分析和实验表明,阻值为,R,的电阻两端所呈现的热噪声电压呈高斯分布，其均值为,0,，方差为 ，其单边功率谱密度为,热噪声功率谱密度,其中,T,为物体的绝对温度；,h,为普朗克常数，,6.6254,10,-34,(J.s),k,为玻尔茨曼常数，,1.38054,10,23,（,J/K,）,输出噪声功率谱密度,匹配,输出噪声功率谱密度为,N(f)/4R,大部分温度和频带下,290k N,0,-174dBm/Hz,等效噪声温度,T,e,信号经过网络时，除了输入端的噪声经过网络，另外网络本身也产生热噪声，因此输出端的热噪声变多了。,将网络内部产生的噪声在输入端等效成一个具有一定温度的热噪声通过无噪的网络，该等效温度即为,等效噪声温度,。,等效噪声温度表示了一个网络的内部噪声情况,。,设内部产生噪声功率为 ， ，其中,G,为网络增益。,通常无源网络可以通过计算各电阻在工作温度下产生的噪声，然后根据电路等效得到输出的噪声功率，但是对于有源网络的噪声分析就复杂多了。,噪声系数,F,噪声系数,F=(S/N),i,/(S/N),o,F,的定义是：若一个电阻与线性网络匹配连接，当该电阻处于室温（,290K,）下，输入信噪比与输出信噪比的比值。,（注：当匹配电阻不在常温下时，不能使用噪声系数，而应该使用等效噪温）,噪声系数,F,与等效噪温,T,e,的关系,表示了网络内部噪声的情况,级联网络的等效噪温,计算公式,其中,T,ei,是第,i,级网络的等效噪温，,G,i,是第,i,级网络的增益,思考：换成噪声系数的表示形式？,天线等效噪温,T,a,天线噪声通过馈线进入接收机，当馈线损耗足够小、接收机采用了,LNA,后，天线噪声就限制了接收系统噪声的进一步降低。,天线噪温的定义为,T,a,P,a,/kB,其中,Pa,是在,B,带宽内天线在匹配情况下所接收到的噪声功率，该噪声功率来源与热噪声不同，它可以是,（,1,）,天线固有的电阻特性损耗引起的噪声,（,2,）,太阳系噪声,该部分噪声与太阳活动、天线仰角、方向等均有关系,（,3,）,宇宙噪声,（,4,）,大气噪声及降雨噪声,（,5,）地面噪声,典型值：,12GHz,线极化,1.8m,天线，仰角为,30,度以上时等效噪温为,30K,4GHz,，圆极化，,30m,天线，仰角大于,30,度时等效噪温约为,22K,。,馈线的噪声系数,在匹配的情况下，馈线的噪声系数为,F=L,其中，,L,是馈线损耗（功率）,卫星通信中的等效噪温,以卫星通信接收机的输入端作为参考点,T,e,=T,a,/L+(1-1/L)T,k,+T,er,这里,T,a,是天线等效噪温,L,是馈线损耗,T,k,是馈线环境温度,T,er,是接收机等效噪温,以馈线输入点作为参考点的等效噪温为,T,e,=T,a,+(L-1)T,k,+Lt,er,可以看到如果要减小卫星系统的等效噪温，需要减小,L,和,T,er,。,典型的,T,er,国际上,LNA,性能大致如下：,4GHz,，,氦制冷参量放大器，其,T,为,15K,左右，但结构复杂；,热电制冷的参量放大器，,35,40K,，增益大于,60dB,，且结构简单，因此得到广泛应用；,热电制冷的场效应管放大器，,79,90K,，很有发展前途,隧道二极管放大器及晶体管放大器，,500K,以上,12GHz,段,低温参量放大器，,45K,常温参量放大器,150K,以上,场效应管放大器约为,300K,。,无线通信中的典型参数,GSM,基站接收机的噪声系数为,10dB,左右,