通信电子线路2010_6-噪声与非线性new

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1、Chapter6混频器(Mixer)6.6噪声系数6.7线性度与动态范围夏书峰201012656.6噪声系数噪声是一种随机过程，用统计学方法描述：概率密度函数（PDF）和功率谱密度（PSD）最常见的电阻热噪声（白噪声）由导体电子热运动造成，功率与温度有关，与元件值和工作频率无关其资用噪声功率PkTBavn23其中kJ1.3810K为波尔兹曼常数2Hf2HpkBn为等效噪声带宽，非3dB带宽12BHfdfn2fH00Bpkn夏书峰20101266等效噪声电流及等效噪声电压与电阻值有关2RIn2Vn224kTBnV

2、knn4TRBInR除了理想电感、电容，电路元件均存在噪声，一般电路输出噪声功率谱密度都将大于输入噪声功率谱密度噪声的存在限制了电路能处理的最小输入信号，也即电路的灵敏度或最小可测信号MDS。噪声分析时通常将电路噪声等效到输入端，而电路本身则视为无噪电路。夏书峰20101267任何一有噪双口网络的内部噪声都可由置于输入端的两个噪声源来等效：一个串联的噪声电压源和一个并联的噪声电流源，从而把该网络视为无噪网络。2Vn2In当信号源阻抗Z为0时，只有2起作用，当Z为无穷SVnS2大时，只有I起作用；其它时候二者均起作用。n若网络等效输入

3、噪声功率PkTBinav,n则网络等效输出噪声功率PkTBGoutav,n夏书峰20101268噪声因子F（NoiseFactor）噪声系数NF（NoiseFigure）NNNSNRototal,osourse,,osysteminFNNSNRosourse,,osourseoutNF10lgF其中：Nototal,是系统总输出噪声功率Nosourse,是由信号源引入的输出噪声功率N是接收机本身产生的噪声功率os,ystem系统总输出噪声NNNkTBGNototal,,,osourceosystemnos,ys

4、tem夏书峰20101269噪声基底（NoiseFloor）系统自身噪声等效到输入端的功率Nosystem,NFisystem,,11NisourseFkTBnG无线接收机输入是天线，会从环境收集噪声，定义天线有效温度为Ta，一般说来会低于环境温度，近似计算中可将它等同于环境温度。天线可获得噪声功率为NkTBaan最终接收机输入端总的噪声功率NNNeqaisystem,kTaBFkn1TBn该噪声功率被称为接收机的噪声基底（NoiseFloor）夏书峰20101270接收机灵敏度无线接收机系统，若在

5、保证服务质量的条件下可以接受的最小信噪比为SNR，则接收机灵敏度可表示为：minTaPSNRkTBF1SNRFkTBminminnnminT当绝对温度T=290K时，kT174dBmHz，由上式PminBnFSNRkTminNFPmindBcHzSNRmin174dBmHz若已知接收机灵敏度、带宽、最小信噪比，则可由上式推算噪声系数NF夏书峰20101271无源有耗网络（传输线、滤波器、衰减器）噪声系数若网络输入、输出均匹配时的插入损耗为L，则：PNN1iiAoAFLPNGN

6、GooApiAp输入噪声N=kTB由R产生iAS输出噪声N=kTB由R产生oA0无源有耗网络（无源互易网络），噪声系数等于插损L，等于功率增益G倒数p互易定理：ReciprocityTheorem，对不含独立源和受控源的线性网络，在单一激励的情况下如果激励和响应互换位置，将不改变同一激励所产生的响应。夏书峰20101272等效噪声温度任何一个线性网络，若产生的噪声是白噪声，则可用处于网络输入端温度Te的电阻所产生的热噪声源来等效，而把网络视为无噪的。温度Te称为线性系统的等效噪声温度–放大器功率增益Gp，带宽B，放大器本身产生输出噪声功率

7、N，温度Te的电阻额定热噪声功率KTB，os,yse由噪声温度定义NkTBGosys,epNosys,则等效噪声温度为TekBGp等效噪声温度与所引用的电阻值无关夏书峰20101273等效噪声温度与噪声系数关系设信号源内阻R，S系统处于温度T下，如图：0由信号源内阻产生的输入噪声功率NkTBi0等效噪声温度对应的输入噪声功率NkTBisys,e总输出噪声功率NNNGkTTBGototal,,0iisyspepSNSkTBTiii0eF1SNGSkTTBGToopi00epTFTe10夏书峰

8、20101274级联系统的等效噪声系数多级电路级联，每级的资用功率增益Gp和噪声因子F如图，每级噪声因子F是以前级输出电阻计算的：F1F123经典公式FFtotal1GGGpp