上海交通大学：《通信基本电路》课程教学资源（讲义）第四章 噪声与干扰

第四章 噪声与干扰 4.1概述 4.2内部噪声的特点和来源 4.2.1内部噪声特点 4.2.2电阻热噪声与天线热噪声 4.2.3晶体管噪声 4.3噪声表达式和计算方法 4.3.1等效噪声带宽 4.3.2噪声系数 4.3.3噪声温度 4.3.4多级放大器噪声系数 4.4减小噪声的措施

第四章 噪声与干扰 4.1 概述 4.2 内部噪声的特点和来源 4.2.1 内部噪声特点 4.2.2 电阻热噪声与天线热噪声 4.2.3 晶体管噪声 4.3 噪声表达式和计算方法 4.3.1 等效噪声带宽 4.3.2 噪声系数 4.3.3 噪声温度 4.3.4 多级放大器噪声系数 4.4 减小噪声的措施

4.1概述 ■内部噪声 自然：热噪声、散粒噪声、闪烁噪声 人为：交流声、感应噪声、接触不良 ■干扰：外部干扰 400 200 -200 400

4.1 概述 „ 内部噪声 自然：热噪声、散粒噪声、闪烁噪声 人为：交流声、感应噪声、接触不良 „ 干扰：外部干扰

4.2内部噪声的特点和来源 4.2.1内部噪声特点 几个统计量 均值 .-lim fv.cod 直流分量 方均值 g=-limd反 为有效值 功率遭 P=v-[s(Ad 噪声功率谱密度

4.2 内部噪声的特点和来源 4.2.1 内部噪声特点 几个统计量 均值 ∫ →∞ = T n T n v t dt T v 0 ( ) 1 lim 直流分量 方均值 ∫ →∞ = T n T n v t dt T v 0 2 2 ( ) 1 lim 2n v 为有效值 功率谱 ∫∞ = = 0 2 P v S( f )df n 噪声功率谱密度

4.2.2电阻热噪声与天线热噪声 ■白噪声（由自由电子的热运动引起） ·功率谱密度 S(=4kTR 其中，k=1.38×1023J/K,为玻尔兹曼常数 R为电阻，T为当前温度 v2 =4kTRAf, i=4kTGAf, 噪声电压有效值： 4kTRAL

4.2.2 电阻热噪声与天线热噪声 „ 白噪声（由自由电子的热运动引起） „ 功率谱密度 S( f ) = 4kTR 其中， ，为玻尔兹曼常数 为电阻， 为当前温度 k 1.38 10 J / K −23 = × R T n n v = 4kTR∆f 2 n n i = 4kTG∆f 2 噪声电压有效值： n n v = 4kTR∆f 2

纯电抗元件因没有损耗，而不会产生热噪声 ■电阻热噪声等效模型 R 个 G=1/R 电压源 电流源 1 模型 模型 ■电阻串并联时的热噪声

„ 纯电抗元件因没有损耗，而不会产生热噪声 „ 电阻热噪声等效模型 2 n v G =1/ R R 2 ni 电流源 模型 电压源 模型 „ 电阻串并联时的热噪声 R1 R2 2n v

两种噪声模型 2 In2 G G2 =4kTG 话2=4kTG,△f =+玩=4kTG+G,)Ay (G+G=7. RR R+R2

两种噪声模型 2 n1 i 2n2 i G1 G2 2n v n n i = kTG ∆f 1 21 4 n n i = kTG ∆f 2 22 4 n n n n i = i + i = 4kT(G + G )∆f 1 2 22 21 2 1 2 1 2 2 1 2 2 2 4 ( ) R R R R kT f G Gi v n n n + = ∆ ⋅ + =

R2 nl = 9 RR2 =4kTA'8+R 同上

2 n2 v R2 2 n1 v R1 2 n v 1 2 1 2 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 4 ( ) ( ) R R R R kT f R R R v R R R v v n n n n + = ∆ ⋅ ⋅ + ⋅ + + = 同上

■谐振电路中电阻的热噪声 L =4kTR△fn 文s说，.-a=心心

„ 谐振电路中电阻的热噪声 L C R 2 nR v L R C p 2 n v nR n v = 4kTR∆f 2 2 2 2 2 2 4 4 f v Q RL vn kTRp fn kT n nR ∆ = ⋅   = ∆ = ω

■天线热噪声 >介质微粒热运动 >宇宙噪声 >噪声模型 =4kT4R4△ R4:天线辐射电阻 TA: 等效噪声温度，与方向 有关，通过实测获得

„ 天线热噪声 ¾ 介质微粒热运动 ¾ 宇宙噪声 ¾ 噪声模型 n A A n v = 4kT R ∆f 2 RA ：天线辐射电阻 TA ：等效噪声温度，与方向 有关，通过实测获得

4.2.3晶体管噪声 ■晶体管内部噪声类型 >热噪声 电子热运动 >散粒噪声 载流子运动的不规则性，射极、集电极电 流的起伏现象 >分配噪声 集电极电流随基区载流子复合数量的变化 而变化引起的噪声 >闪烁噪声 1/噪声，低频噪声

4.2.3 晶体管噪声 „ 晶体管内部噪声类型 ¾ 热噪声 电子热运动 ¾ 散粒噪声 载流子运动的不规则性，射极、集电极电 流的起伏现象 ¾ 分配噪声 集电极电流随基区载流子复合数量的变化 而变化引起的噪声 ¾ 闪烁噪声 1/f噪声，低频噪声