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1、高频实验安排时间周一周二周三周四周五08:00高频微机原理通信原理14:30通信原理高频12.2电路的噪声2.2.1电路噪声的来源和特点2.2.2噪声系数重点：噪声系数、噪声温度。22.2.1电路噪声的来源和特点干扰与噪声所谓干扰（或噪声）,是除有用信号以外的一切不需要的信号及各种电磁骚动的总称。干扰和噪声是两个同义的术语,没有本质的区别。习惯上，将外部来的称为干扰，内部产生的称为噪声。31.电阻热噪声噪声电压Un(t)是随机变化的，其波形如图。4噪声电压Un(t)的统计平均值为零。Un(t)平方后再取其平均值，称为噪声电压的均方值，即噪声电压作用于1Ω电阻上的平均功率
2、为5热运动理论和实践证明,电阻热噪声平均功率为:Pn=kTBk：1.38×10-23J/K为波尔兹曼常数T：ºC+273º为电阻的绝对温度值(K)B：为测量此噪声时的带宽6电阻热噪声等效电路如图所示72.2.2噪声系数基本概念信号功率(Signal):信号能量大小；噪声功率(Noise):噪声能量大小；信号噪声功率比:用以衡量信号质量；81.噪声系数的定义噪声系数的定义是线性网络输入端信号噪声功率比Psi/Pni与输出端信号噪声功率比Pso/Pno的比值。用NF表示。9如果是理想无噪声的线性网络，输出端的信噪比与输入端的信噪比相同,噪声系数NF=1。若放大电路本身有噪声,
3、则输出端的信噪比低,即NF>1。噪声系数表示通过线性网络后,信噪比变坏的程度。是衡量线性网络噪声性能好坏的物理量。用分贝数表示。10噪声系数有第二种表示形式式中AP=Pso/Psi为线性网络的功率增益上式表明：噪声系数NF仅与以下二者有关:1.放大电路输出端总的噪声功率;2.放大电路输入的噪声功率通过放大电路放大后在输出端所产生的噪声功率。噪声系数NF与输入信号大小无关。112.噪声系数的第三种表示实际上,放大电路的输出噪声功率Pno是由两部分组成的,一部分是Pno1=ApPni,另一部分是放大电路本身产生的噪声在输出端呈现的噪声功率Pno2。即Pno=Pno1+Pno
4、2所以,噪声系数又可写成可以看出噪声系数与放大电路内部产生的噪声有关。12噪声系数的概念适用于线性电路,对非线性电路,信号与噪声、噪声与噪声之间会相互作用。因为非线性电路会产生信号和噪声的频率变换，噪声系数不能反映系统的附加噪声性能。即使电路本身不产生噪声,输出端的信噪比也和输入端的不同。133.噪声性能的另一表示噪声系数的定义是输入端信噪比与输出端信噪比的比值。信号输入功率与信号源内阻Rs和放大电路的输入电阻Ri有关;但输入端信噪比却与二者（Rs、Ri）无关;同理：信号输出功率与线性网络输出电阻Ro和负载电阻RL有关;但输出端信噪比却与二者（Ro、RL）无关;14匹配法
5、计算NF噪声系数的的计算可假设放大电路处于任何状态,只要计算简便。可以假设放大电路输入与输出均处于匹配状态。为了计算和测量的方便，噪声系数可以用额定功率和额定功率增益的关系来计算。15由上两式知，不管信号源内阻如何，它产生的额定噪声功率是相同的，其大小只与电阻所处的环境温度T和系统带宽B有关。所谓的额定功率是指信号源所能输出的最大功率。当信号源内阻Rs与放大电路的输入电阻Ri相等时,信号源有最大功率输出。这个最大功率称为信号额定输入功率。其值为而额定输入噪声功率为16同理,对输出端来说,当放大电路的输出电阻Ro与负载电阻RL相等时,输出端匹配。输出端的额定信号功率为Pso
6、和额定噪声功率为Pno。额定功率增益APH是指放大电路的输入和输出都匹配时(即RS=Ri,R0=RL时)的功率增益,这是噪声系数的第四种表示形式。17T为室温,可认为T=290K（17oC）Ti为放大电路的等效噪声温度这是噪声系数的第五种表示形式。NF也可表示为：184.噪声温度噪声温度是用来表征放大电路内部噪声的一种形式。噪声温度的概念是,把放大电路的内部噪声看作是由信号源内阻Rs在温度为Ti时所产生的噪声。也就是说,在放大电路的输入端,虚设一个噪声源,噪声电压均方值U2ni=4kTiRsΔfn。它经过放大电路放大后,在输出端得到的额定输出噪声功率正好等于放大电路内部噪
7、声在输出端得到的额定输出噪声功率其中Ti叫做等效噪声温度,简称噪声温度。19噪声温度Te令T=290k(17摄氏度）Te=T(Nf-1)=290K(Nf-1)对于理想网络：Te=0，Nf=1对于实际网络：Te>0，Nf>1Nf=0.5dB,即：Nf=1.12,Te=35kNf=0.8dB,即：Nf=1.21,Te=61kNf=3dB,即：Nf=2,Te=290kNf=7dB,即：Nf=5,Te=1160k20常用来计算放大电路的噪声系数与噪声温度之间的转换。例如,两个放大器：一个噪声系数NF=1.12,对应的Ti=35K另一个
