通信电路ch032.ppt
《通信电路ch032.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《通信电路ch032.ppt(53页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,1,笫3章 高频放大器,3.1 引 言 3.2 晶体管的高频小信号等效 电路和参数 3.3 高频小信号宽带放大器 3.4 放大器的噪声 3.5 宽带功率放大器( * ),2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,2,3.4 放大器的噪声,3.4.1 电阻的热噪声 3.4.2 电子器件的噪声 3.4.3 噪声系数 3.4.4 级联网络的噪声 3.4.5 噪声温度 3.4.6 接收机的灵敏度与最小可检测信号 3.4.7 低噪声放大器的指标(补充)(*) 3.4.8 低噪声放大器(*),随机噪声是所有电阻和电子器件固有的,是通信系统内部噪声的主要来源
2、,它限制了系统处理微弱信号的能力,因此是决定通信接收机性能的关键因素。,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,3,3.4.1 电阻的热噪声,(1)电阻热噪声的产生机理 (2)噪声功率和噪声电压 (3)噪声电压功率谱密度 (4)白色噪声和有色噪声 (5)电阻器的噪声等效电路 (6)电阻器的噪声等效电路的计算 (7)等效噪声频带与半功率点频带,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,4,3.4.1 电阻的热噪声(续1),(1)产生机理:自由电子的无规则热运动产生的。 自由电子与晶格碰撞,产生持续时间 = 10-13-10-14 s的电窄脉冲;这些电冲击是连续的、随机起伏的,可被视为是
3、一个平稳随机过程。 ; 这无数个电窄脉冲叠加的总效果定义为电阻热噪声;,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,5,3.4.1 电阻的热噪声(续2),(2)噪声功率和噪声电压:,噪声功率则趋于一有限值:,噪声功率也可用噪声电压方均值表示。(单位电阻),在相当长的观测时间内,噪声电压或电流的平均值趋于零:,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,6,3.4.1 电阻的热噪声(续3),(3)噪声电压功率谱密度为:,单位频带的噪声功率很小:,电阻热噪声的频率覆盖范围很宽: = 1013-1014 为自由电子每秒碰撞次数,一般来说,f,所以有近似式,单位频带的噪声电压功率在很宽的频带内均可
4、视为是一恒定值;(1010Hz 1013Hz ); 所以命名电阻热噪声为白噪声。,3.4.1 电阻的热噪声(续4),(4)白色噪声和有色噪声: 电阻器单位频带噪声功率在很宽的频率范围内均为恒定,故类比光学中的白色光功率谱在可见光频段内均匀分布的特点,命名这种噪声为“白噪声”。 在有效频带内,功率谱分布不均匀的噪声称为“有色噪声”。 白噪声通过有限频带网络后,变成了有色噪声。,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,8,3.4.1 电阻的热噪声(续5),举例:在常温(T=290K)下工作的1k电阻,与带宽为 BW=100kHz的理想网络相连接,求该电阻的噪声电压均方值与噪声电压均方根值。,
5、若在频带f内,传输函数具有常数幅度特性,则噪声电压均方值为:,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,9,3.4.1 电阻的热噪声(续6),(5)电阻器的噪声等效电路: 为了便于电路的噪声特性分析,实际电阻器一般被等效为一理想无噪声电阻与噪声功率源相串联的电路。,问题:如果用噪声等效电流源,如何表示?,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,10,3.4.1 电阻的热噪声(续7),(6)电阻器的噪声等效电路的计算: 串连电阻的噪声等效电路,问题1:如果两个电阻的温度不同,如何等效? 问题2:如果两个电阻并联,如果等效?,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,11,3.4.1
6、 电阻的热噪声(续8),(7)等效噪声频带与半功率点频带:,物理意义: 宽度为 的矩形面积与曲线下面的面积是相等的,定义其为等效噪声频带。,左图所示半功率点频带 和等效噪声频带 之间的关系。,3.4.1 电阻的热噪声(续9),例:RC并联电路如图,求端口噪声电压均方值。,等效噪声带宽:,半功率点通频带:,RC并联电路的等效噪声带宽稍大于半功率点通频带。,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,13,3.4.2 电子器件的噪声,(1)晶体管的噪声 (2)场效应管的噪声,3.4.2 电子器件的噪声(续1),(1)晶体管的噪声,电阻热噪声(白噪声):,各电极的体电阻(基极体电阻) 自由电子热运
7、动产生的噪声。,散粒噪声: (白噪声),这是电子流的不均匀性引起的。,分配噪声: (有色噪声),载流子在基区分配比例随机变化 所产生的噪声称为分配噪声。,1 / f 噪声: (有色噪声) 闪烁噪声,低频时比较显著。在1KHz以上,则可以忽略。,共基极晶体管噪声等效电路,3.4.2 电子器件的噪声(续2),(2)场效应管的噪声,沟道电阻热噪声(白噪声) :,由导电沟道电阻产生的噪声。,:场效应管的转移跨导。,栅极散粒噪声:,是由于栅极内电荷不规则起伏 引起的。(白噪声),:栅极泄漏电流。,栅极感应噪声:,沟道中的起伏噪声通过沟道与栅极之间的电容,在栅极上感 应产生的噪声。工作频率越高,该噪声影响
8、越大。(有色噪声),1 / f 噪声:与双极型晶体管一样,场效应管也存在1/f噪声,其产生机理和形态与双极晶体管大致相同。(有色噪声),2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,17,3.4.3 噪声系数,(1)噪声系数的定义 (2)对噪声系数物理意义的三种理解 (3)噪声系数的计算 (4)无源网络噪声系数的计算,3.4.3 噪声系数(续1),在标准信号源激励下,网络输入 信噪比与其输出信噪比的比值。 即信噪比变坏的程度。,“标准信号源”是指信号电压为 ,内阻为 ,并仅含 有 产生的白噪声的信号源。,(1)噪声系数的定义:,噪声指数 NF=10logF(dB),2019年6月6日,通信电路
9、原理-北航09年,19,3.4.3 噪声系数(续2),(2)对噪声系数物理意义的三种理解: 信噪比恶化的程度:,网络输出噪声功率和输入噪声功率在输出端的比值:,任何实际网络的噪声系数,都是在理想网络噪声系数的基础上加上一个增量。,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,20,3.4.3 噪声系数(续3),(3)噪声系数的计算 -匹配状态,额定功率:信号源(包括噪声源)能够输出的最大功率(匹配时),额定功率增益:放大器输入端和输出端分别匹配时的功率增益。,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,21,3.4.3 噪声系数(续4),(4)无源网络噪声系数的计算,信噪比的特点分析:,在计
10、算输入信噪比时,与 和 之间是否匹配无关。,类似,在计算输出信噪比时,与输出端是否匹配无关。,3.4.3 噪声系数(续5),(4)无源网络噪声系数的计算(续),无源网络的噪声系数等于其网络衰减系数。,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,23,3.4.3 噪声系数(续6),(4)无源网络噪声系数的计算(续) 求长度为50m,衰减量为0.082dB/m的高频电缆的噪声系数。,3.4.4 级联网络的噪声,而级联网络的总的输出噪声功率为:,3.4.4 级联网络的噪声(续),如令 为级联网络的总功率增益:,上式说明:级联网络的噪声系数,主要由网络前级的噪声系数确定。前级的噪声系数越小,功率增益
11、越高,则级联网络的噪声系数就越小。,依此类推,N级级联网络的总的噪声系数为:,则级联网络的等效噪声系数 为:,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,26,3.4.5 噪声温度,网络的噪声性能也可以用噪声温度来表示。但要注意的是, 网络的噪声温度不是该网络的实际物理温度,而是用以表征 该网络噪声性能的一种假想温度。,实际网络 可用一无噪声网络和一噪声源 等效。 设 是由信号源内阻 在一假想温度 下产生的噪声电压。,此温度 是网络的等效噪声温度。,一、噪声温度的定义及与噪声系数的关系,2019年6月6日,通信电路原理-北航09年,27,3.4.5 噪声温度(续),当网络噪声较小时,用噪声温
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 通信 电路 ch032
链接地址:https://www.31doc.com/p-2924021.html