【正文】 R 線性網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù) 20212)2(1)/1()(ffQCRjH oQ ???????? ? ? ?? ?CRLRQfk T RfdjHk T RdfjHk T RUn/,24440002022????? ??????其中???LCR? ? 02002020 )2(111 BQffdffQBRRCRH n ????????? ??????(2) 計(jì)算噪聲帶寬 : 2022/6/2 58 (2). 晶體三極管噪聲 ? 基區(qū)體電阻的熱噪聲： 由載流子的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)形成的噪聲。主要存在于基區(qū)體電阻內(nèi)，為白噪聲。 ? 散粒噪聲： 晶體管中載流子隨機(jī)通過 PN結(jié)。這種由于載流子的隨機(jī)發(fā)射產(chǎn)生的噪聲稱為散粒噪聲，為白噪聲， SI=2qI0。 ? 分配噪聲： 由于集電極和基極電流分配的起伏變化引起的噪聲稱為分配噪聲，為有色噪聲。 ? 閃爍噪聲 (1/f 噪聲 )： 由于半導(dǎo)體材料及制造工藝水平造成表面清潔處理不好而引起的噪聲為閃爍噪聲。它是有色噪聲，其均方噪聲電流譜密度近似與頻率成反比，所以又稱為 1/f噪聲。閃爍噪聲主要在低頻范圍內(nèi)起作用。在高頻電路中，只有在調(diào)幅、調(diào)相電路中才考慮這種噪聲。 (3). 場(chǎng)效應(yīng)管噪聲 ? 溝道電阻熱噪聲； ? 感應(yīng)噪聲： 溝道噪聲通過溝道和柵極電容耦合作用產(chǎn)生噪聲； ? 閃爍噪聲 (原理與雙極晶體管相同 )。 2022/6/2 59 噪聲系數(shù) (Noise Factor)和 噪聲溫度 是衡量某一線性電路 (如放大器 )或某一系統(tǒng) (如接收機(jī) )內(nèi)部噪聲大小的兩個(gè)重要參數(shù) ， 二者的作用等價(jià) ， 被廣泛使用 。 1. 噪聲系數(shù) 定義 ：對(duì)于線性四端網(wǎng)絡(luò) ， 噪聲系數(shù)定義為輸入端的信號(hào)噪聲功率比 (S/N)i與輸出端的信號(hào)噪聲功率比 (S/N)o的比值 。 線性電路K P N F S iN iS oN oooiioiF NSNSNSNSN//)/()/( ??NF的的 dB表示： oiFF NSNSNdBN)/()/(lg10lg10)( ??四、 噪聲系數(shù)與噪聲溫度 2022/6/2 60 噪聲系數(shù)的與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲的關(guān)系： 若 KP為線性電路的功率放大倍數(shù)， Na為線性電路內(nèi)部附加噪聲在輸出端引起的噪聲輸出功率，則噪聲系數(shù)可以這樣計(jì)算。 iPaiaiPPiPoiooiFNKNNNNKKNKNNNSSN/11??????NF的含義： 噪聲系數(shù)反映了信號(hào)和噪聲通過線性系統(tǒng)后，系統(tǒng)的附加噪聲使信噪比變壞的程度，與輸入信號(hào)功率無關(guān)，與輸入噪聲功率有關(guān)。 實(shí)際系統(tǒng)： NF1； 理想無噪聲系統(tǒng)： NF =1 噪聲系數(shù)定義的局限性 ： ? 噪聲系數(shù)只適用線性或準(zhǔn)線性電路； ? 噪聲系數(shù)對(duì)純電抗無意義。 線性電路K P N F S iN iS oN o2022/6/2 61 (1) 額定功率法： 在信號(hào)源內(nèi)阻 RS和負(fù)載電阻 RL匹配的情況下，信號(hào)源的輸出功率最大，所以稱為額定功率法。 R SI S R S( a ) ( b ) U SR L = R SR L = R S交流有效值額定功率:,4142: 222SSSSSSSSSsmIURIRURRUP ???????????mnmipmmomi NNKNk T BN ??? ,已知：s m is m oPmmiPmmomos m omis m iF PPKNKNNPNPN ??? ,//Pmmom o iPmmnm o iPmmoF KNNk T BKNk T BNk T BKNN /,1 ?????2. NF的計(jì)算方法： 本質(zhì)上都是根據(jù)定義計(jì)算，但是，對(duì)于四端口網(wǎng)絡(luò)， 用 額定功率法計(jì)算最簡(jiǎn)單。 2022/6/2 62 pI SG SL C G 舉例： 考慮接收機(jī)天線的輸入回路，這是一個(gè)抽頭諧振回路。 由于抽頭諧振回路為無源網(wǎng)絡(luò)，所以 SGpG 2??諧振電導(dǎo)? ?SSmo GpG IpP 2224 ??額定輸出功率SSsm GIP42?信號(hào)源額定功率sssmosmPmF GpGGpGpGPPKN 22211 ??????特殊四端口網(wǎng)絡(luò) (無源四端口網(wǎng)絡(luò) )的噪聲系數(shù)： 如振蕩回路、電阻電抗構(gòu)成的濾波器和衰減器。 k T BNN momi ???輸出端匹配為網(wǎng)絡(luò)衰減系數(shù)。LLKNPmF ,1 ??！便這種方法計(jì)算起來更簡(jiǎn)無 源四端網(wǎng)絡(luò)K PmE2S.( a )R SR L2022/6/2 63 (2) 級(jí)連四端網(wǎng)絡(luò)的 NF： 設(shè)有二級(jí)四端網(wǎng)絡(luò)，其功率放大倍數(shù)分別為： KP KP2 ，噪聲系數(shù)分別為： NF NF2 。級(jí)聯(lián)后總的噪聲系數(shù)為 1211PmFFPmoF KNNk T BKNN ?????第 一 級(jí)NF 1KP m 1 k T B N1第 二 級(jí)NF 2KP m 2 No21 PmPmPmPmoF KKKk T BKNN ??? 定義第二級(jí)內(nèi)部噪聲第一級(jí)內(nèi)部噪聲，設(shè) ?? 21 aa NNk T BKNNk T BKNN pmFapmFa 222111 )1()1( ???? ，?? ?? ? k T BKNNKNNKk T BKN pmFFpmaapmpmo 221212 1???????2022/6/2 64 例 23：下圖是一接收機(jī)的前端電路 ， 高頻放大器和場(chǎng)效應(yīng)管混頻器的噪聲系數(shù)和功率增益如圖所示 。 試求前端電路的噪聲系數(shù) (設(shè)本振產(chǎn)生的噪聲忽略不計(jì) )。 本地振蕩器 至中放F ET 混頻器N F 2 = 6 . 5 dBK P 2 ( dB )= 9 dB高頻放大器N F 1 = 3 dBK P 1 ( dB ) = 1 0 dB 解： 將圖中的噪聲系數(shù)和增益化為倍數(shù) ， 有 ,210,101022111????????FPFPNKNK因此 , 前端電路的噪聲系數(shù)為 )(121 dBKNNNPFFF ??????2022/6/2 65 (3). 接收靈敏度： 在保持接收機(jī)輸出端信噪比一定時(shí)，接收機(jī)輸入端所需要的最小信號(hào)電壓或功率 (設(shè)接收機(jī)有足夠的增益 ) 。它是衡量接收機(jī)接收微弱信號(hào)能力的重要指標(biāo)。 舉例： 設(shè)有一電視接收機(jī)。正常接收所需的最小輸出信噪比(S/N)o=20dB=100，電視機(jī)帶寬 B=6MHz，前端電路的噪聲系數(shù)NF=10dB=10。 求：電視機(jī)接收靈敏度 (最小輸入信號(hào)電平 )。 解： (S/N)i=NF (S/N)o=1000， 取 T=290(27度，室溫 ) ???? )(102 .3 8 1 4i Wk T BN )(102 . 3 81 0 0 0 1 1 WNS ii ????? 75sR假設(shè)信號(hào)源內(nèi)阻 )( VSRU is ???那么，接收機(jī)靈敏度 (最小接收信號(hào)電動(dòng)勢(shì) )為 2022/6/2 66 3. 噪聲系數(shù)的測(cè)量 (1). 采用噪聲信號(hào)源的測(cè)量方法 噪聲信號(hào)源待測(cè)放大器輔助放大器均方電壓表oSF IRkTqN2?噪聲系數(shù)：? 二極管電流調(diào)零 (噪聲源無輸出 )，輸出噪聲功率 No； ? 調(diào)整二極管電流為 Io時(shí)輸出噪聲功率 2No 。 ? ?k T BKNN PmoF /?(2). 無噪聲源的測(cè)量方法：用信號(hào)源替換噪聲源。 ? 關(guān)掉信號(hào)源，測(cè)量輸出噪聲功率； ? 接上信號(hào)源 (大幅度 )，測(cè)量功率增益和傳輸函數(shù)，進(jìn)而得到噪聲帶寬； ? 由噪聲功率、功率增益和噪聲帶寬計(jì)算噪聲系數(shù)。 噪聲產(chǎn)生電路SRCDVUnU2022/6/2 67 設(shè)線性網(wǎng)絡(luò)的功率放大倍數(shù)為 KP，線性網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部附加噪聲等效到輸入端的噪聲溫度為 Te，則線性網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部附加噪聲等效到輸出端為： Na=KPkTeB 設(shè)輸入端的噪聲功率為 Ni=kTB，則線性網(wǎng)絡(luò)的噪聲溫度和噪聲系數(shù)的關(guān)系為： TTk T BKBkTKNKNN epePipaF ?????? 1/1/1TNT Fe )1( ??4. 噪聲溫度 定義： 在實(shí)際應(yīng)用中，通常用“噪聲溫度”來表征線性網(wǎng)絡(luò)的噪聲性能。它是將網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部附加噪聲折算輸入端信號(hào)源內(nèi)阻RS的溫度來等效。 2022/6/2 68 對(duì)應(yīng)第一版習(xí)題： 21 23 27 210(取室溫 :290K) 對(duì)應(yīng)第二版習(xí)題： 22 24 28 211(取室溫 :290K)