高频电子线路第二章.ppt

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1、2.2电噪声2.2.1概述所谓干扰（或噪声）,就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。2.2.2电子噪声的来源与特性1.电阻热噪声1)热噪声电压和功率谱密度（2—49）（2—50）图2—31电阻热噪声等效电路（2—51）（2—52）2)线性电路中的热噪声（2—53）(2—54)图2—32热噪声通过线路电路的模型图2——33并联回路的热噪声(2—54)并联回路可以等效为Re+jXe（图2—33（c））,现在看上述输出噪声谱密度与Re、Xe的关系。展开化简后得与式(2—55)对比,可得(2—55)(2—56)根据式

2、(2—55)与式(2—56)可以求出输出端的均方噪声电压为3)噪声带宽图2—32是一线性系统,其电压传输函数为H(jω)。设输入一电阻热噪声,均方电压谱为SUi=4kTR,输出均方电压谱为SUo,则输出均方电压E2n2为设

3、H(jω)

4、的最大值为H0,则可定义一等效噪声带宽Bn,令（2—57）则等效噪声带宽Bn为（2—58）图2—33的单振荡回路为例,计算其等效噪声带宽。设回路为高Q电路,设谐振频率为f0，由前面分析,再考虑到高Q条件,此回路的

5、H(jω)

6、2可近似为式中,Δf为相对于f0的频偏,由此可得等效噪声带宽为2.晶体三

7、极管的噪声1)散弹（粒）噪声己知并联回路的3dB带宽为B0.7=f0/Q,故(2—59)2)分配噪声3)闪烁噪声3.场效应管噪声2.2.3噪声系数和噪声温度1．噪声系数的定义图2—35为一线性四端网络,它的噪声系数定义为输入端的信号噪声功率比(S/N)i与输出端的信号噪声功率比(S/N)o的比值,即图2—35噪声系数的定义图中,KP为电路的功率传输系数(或功率放大倍数)。用Na表示线性电路内部附加噪声功率在输出端的输出,考虑到KP=Ｓo/Si,式(2—60)可以表示为（2—60）(2—61)(2—62)噪声系数通常用dB表示,

8、用dB表示的噪声系数为(2—63)（2—64）（2—65）2．噪声温度将线性电路的内部附加噪声折算到输入端,此附加噪声可以用提高信号源内阻上的温度来等效,这就是“噪声温度”。由式(2—62),等效到输入端的附加噪声为Na/KP,令增加的温度为Te,即噪声温度,可得（2—66）这样,式(2—62)可重写为（2—67）(2—68)2.2.4噪声系数的计算1．额定功率法额定功率,又称资用功率或可用功率,是指信号源所能输出的最大功率,它是一个度量信号源容量大小的参数,是信号源的一个属性,它只取决于信号源本身的参数——内阻和电动势,与输入电阻和

9、负载无关,如图2—36所示。（2—69）（2—70）图2—36信号源的额定功率（a）电压源;（b）电流源额定功率增益KPm是指四端网络的输出额定功率Psmo和输入额定功率Psmi之比,即（2—71）根据噪声系数的定义,分子和分母都是同一端点上的功率比,因此将实际功率改为额定功率,并不改变噪声系数的定义,则（2—72）因为Nmi=kTB,Nmo=KPmNmi+Nmn,,所以（2—73）式中,Psmi和Psmo分别为输入和输出的信号额定功率;Nmi和Nmo分别为输入和输出的噪声额定功率;Nmn为网络内部的最大输出噪声功率。也可以等效到输入

10、端,有（2—74）式中,Nmoi=Nmo/KPm是网络额定输出噪声功率等效到输入端的数值。(2—75)图2—37无源四端网络的噪声系数图2—38抽头回路的噪声系数将信号源电导等效到回路两端,为p2GS,等效到回路两端的信号源电流为pIS,输出端匹配时的最大输出功率为输入端信号源的最大输出功率为因此,网络的噪声系数为根据定义,级联后总的噪声系数为图2—39级联网络噪声系数（2—76）式中,No为总输出额定噪声功率,它由三部分组成:经两级放大的输入信号源内阻的热噪声;经第二级放大的第一级网络内部的附加噪声;第二级网络内部的附加噪声,即按

11、噪声系数的表达式,Na1和Na2可分别表示为则将上式代入式（2—76）,得(2—77)用同样的方法不难推出多级级联网络的噪声系数的公式为(2—78)从式(2—78)可以看出,当网络的额定功率增益远大于1时,系统的总噪声系数主要取决于第一级的噪声系数。越是后面的网络,对噪声系数的影响就越小,这是因为越到后级信号的功率越大,后面网络内部噪声对信噪比的影响就不大了。因此,对第一级来说,不但希望噪声系数小,也希望增益大,以便减小后级噪声的影响。例3图2—40是一接收机的前端电路,高频放大器和场效应管混频器的噪声系数和功率增益如图所示。试求前端

12、电路的噪声系数(设本振产生的噪声忽略不计)。图2—40接收机前端电路的噪声系数解将图中的噪声系数和增益化为倍数,有因此,前端电路的噪声系数为3．噪声系数与灵敏度噪声系数是用来衡量部件(如放大器)和系统(如