山东大学：《高频电子线路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第八章 噪声与干扰（8.1）起伏噪声特性

第八章噪声与干扰 噪声与干扰泛指有用信号以外的其它一切无用 信号。 一般来说,噪声是指电路内部产生的无用信 求号;干扰则是指电路外部的无用信号 犬噪声是一种随机信号,它来源于通信系统中的各元 x器件,其频普分布于整个无线电工作范围

第八章※ 噪声与干扰 噪声是一种随机信号，它来源于通信系统中的各元 器件，其频谱分布于整个无线电工作范围。 噪声与干扰泛指有用信号以外的其它一切无用 信号。 一般来说，噪声是指电路内部产生的无用信 号；干扰则是指电路外部的无用信号

千扰可分为自然的和人为的千扰。自然干扰有 天电千扰、宇宙干扰和大地干扰等。人为干扰主要 有工业干扰和无线电台的干扰。 噪声也可分为自然的和人为的噪声。自然噪声有 热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等。人为噪声有交流哼 声、感应噪声、接触不良噪声等

• 干扰可分为自然的和人为的干扰。自然干扰有 天电干扰、宇宙干扰和大地干扰等。人为干扰主要 有工业干扰和无线电台的干扰。 噪声也可分为自然的和人为的噪声。自然噪声有 热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等。人为噪声有交流哼 声、感应噪声、接触不良噪声等

8.1起伏噪声特性 电路中的噪声主要来源于电阻内电子的热运动和 晶体管中带电粒子的不规则运动。这些噪声是电路 器件所固有的。而且噪声又是随机的,它是在某一 男 平均值上下作连续的不规则的起伏变化,因此称为 学习工学 起伏噪声。 8.1

8.1 起伏噪声特性 电路中的噪声主要来源于电阻内电子的热运动和 晶体管中带电粒子的不规则运动。这些噪声是电路 器件所固有的。而且噪声又是随机的，它是在某一 平均值上下作连续的不规则的起伏变化，因此称为 起伏噪声。 8.1

下面以电阻的热噪声为例简单说明起伏噪声的 有关特性。 电阻的起伏噪声是由电阻内部的电子热运动引起的。 因为电子的质量很轻,无规则的热运动速度又极高, 所以所形成的热噪声可以看作是由无数个持续时间极 短的电流脉冲组成 水(其持续时间只有101-10)

电阻的起伏噪声是由电阻内部的电子热运动引起的。 因为电子的质量很轻，无规则的热运动速度又极高， 所以所形成的热噪声可以看作是由无数个持续时间极 短的电流脉冲组成 （其持续时间只有 13 14 10 10 − − ）。 下面以电阻的热噪声为例简单说明起伏噪声的 有关特性

当直流电流/流过电阻时,由于电阻热噪声的存在 使流过电阻的电流在平均值Ⅰ上下作随机起伏的变化 如图811(a)所示,。 电阻内无电流时,流过 电阻的电流是平均值为零 男 的随机起伏变化且峰值极 小的脉冲电流,见图 821(所示,这些随机 的起伏变化就是热噪声影 响的结果 图811电阻的热噪声 8.1

当直流电流 0 I 流过电阻时，由于电阻热噪声的存在， 使流过电阻的电流在平均值 I 0 上下作随机起伏的变化， 如图8.1.1(a)所示，。 电阻内无电流时，流过 电阻的电流是平均值为零 的随机起伏变化且峰值极 小的脉冲电流，见图 8.1.1(b)所示，这些随机 的起伏变化就是热噪声影 响的结果。 8.1

表征起伏噪声的特征,主要从以下三个方面考虑 1、频谱 由于这些小电流脉冲的持续时间极短,因此它 的频谱几乎占有整个无线电频段。 男 2、功率谱密度 由于电流脉冲的随机性,其大小方向均不确定,不能 水用它们的电流谱密度叠加,因此引入功率谱密度S( 的概念。 8.1

由于电流脉冲的随机性，其大小方向均不确定，不能 用它们的电流谱密度叠加，因此引入功率谱密度 S f ( ) 的概念。 8.1 表征起伏噪声的特征，主要从以下三个方面考虑。 1、频谱 由于这些小电流脉冲的持续时间极短，因此它 的频谱几乎占有整个无线电频段。 2、功率谱密度

功率谱密度S():表示单位频带内的电流(或电压) 方均值,单位是dBm/Hz(0dBm表示1mW功 率 以电流功率谱表示的噪声功率定义为 P=S,()df 求以电压量表示的噪声功率为 P=s(0

功率谱密度 S f ( ) ：表示单位频带内的电流（或电压） 方均值，单位是 dBm／Hz（0dBm表示1mW功 率）。 以电流功率谱表示的噪声功率定义为 2 1 ( ) f I I f P S f df =  以电压量表示的噪声功率为 2 1 ( ) f V V f P S f df = 

噪声功率也常用噪声电流均方值和噪声电压均方值 表示在频带A=f2~f内单位电阻上的噪声功率 在整个频段内功率谱密度为常数的噪声称为白噪声 男 对白噪声有 学习工学 2=0S()d=Sdf=S(/2-f) 8.1

噪声功率也常用噪声电流均方值 2 n i 和噪声电压均方值 2 n 表示在频带 2 1  = f f f 内单位电阻上的噪声功率。 在整个频段内功率谱密度为常数的噪声称为白噪声， 对白噪声有 2 2 1 1 2 2 1 ( ) ( ) f f n I I I f f i S f df S df S f f = = = −   8.1

3、等效噪声带宽 对于一个电压传递函数为H(∥的线性时不变系 统,若输入端起伏噪声的功率谱密度为S() 则输出噪声功率谱密度S(/)是 学习工学 SO()=S,)H() 式中H()是系统的功率传递函数

3、等效噪声带宽 统，若输入端起伏噪声的功率谱密度为 ( ) i S f 则输出噪声功 率谱密度 S f o ( ) 是 2 ( ) ( ) ( ) o i S f S f H f = 对于一个电压传递函数为 H jf ( ) 的线性时不变系 式中 2 H f ( ) 是系统的功率传递函数

特别是当白噪声通过线性系统后,输出噪声均方 值电压(或电流)可表示为 u?=S (H(P df=s H(P dr 男 它是输入功率谱密度S乘以功率传递函数在整个频段 线性系统的等效噪声带宽内的积分值 水B为 +∞ Ho)df HOo 8.1

特别是当白噪声通过线性系统后，输出噪声均方 值电压（或电流）可表示为 2 2 2 0 0 ( ) ( ) ( ) n i i  S f H f df S H f df + + = =   它是输入功率谱密度 i S 乘以功率传递函数在整个频段 线性系统的等效噪声带宽内的积分值。 BL 为 2 0 2 0 ( ) ( ) L H f df B H f + =  8.1