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1、8.3信噪比和噪聲系數(shù)8.3.1信噪比信噪比：衡量一個(gè)信號(hào)質(zhì)量優(yōu)劣的指標(biāo)。它是在指定頻帶內(nèi)，同一端口信號(hào)功率P和噪聲功率P的比值，即snPsSN/?Pn當(dāng)用分貝表示信噪比時(shí)，有PsSNdB/()10lg?Pn信噪比越大，信號(hào)質(zhì)量越好。8.38.3.2噪聲系數(shù)一、噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)定義：線性四端網(wǎng)絡(luò)輸入端的信噪比與輸出端的信噪比之比值。線件四端網(wǎng)絡(luò)如圖8.3.1所示，圖中R是信號(hào)源內(nèi)阻，s?s是信號(hào)源電壓，?n是信號(hào)源內(nèi)阻Rs的等效噪聲源電壓；R是負(fù)載。L8.3.2設(shè)輸入端的信號(hào)功率為P，由信號(hào)源內(nèi)阻產(chǎn)生的si噪聲功率為P，而網(wǎng)絡(luò)的輸出端負(fù)載上所得到的信號(hào)n
2、i功率和噪聲功率分別為Pso、Pno，噪聲系數(shù)定義為輸入信噪比PPsiniN??F輸出信噪比PPsono或用dB表示為PPsini(N)?10lgFdBPPsono噪聲系數(shù)通常只適用線性網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)榉蔷€性電路會(huì)產(chǎn)生信號(hào)和噪聲的頻率變換，噪聲系數(shù)不能反映系統(tǒng)的附加噪聲性能。Po若設(shè)線性網(wǎng)絡(luò)的功率增益Gp?Pi則噪聲系數(shù)可以改寫為PPPPPsinisinonoN???FPPPPGPsonosonipni式中，GPpni為信號(hào)源內(nèi)阻Rs產(chǎn)生的噪聲經(jīng)過線性網(wǎng)絡(luò)后在輸出端產(chǎn)生的噪聲功率；8.3.2而線性網(wǎng)絡(luò)輸出端的總噪聲功率Pno應(yīng)等于GPpni和線性網(wǎng)絡(luò)本身的噪聲
3、在輸出端產(chǎn)生的噪聲功率Pano之和，即P??GPPnopniano顯然，Pno?GPpni，故線性網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)NF總是大于1。為了更清楚地了解網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的噪聲，對(duì)信噪比的影響，噪聲系數(shù)又可表示為P?GPPanopnianoN???1FGPGPpnipni由上式可以得出下述結(jié)論：（1）當(dāng)線性網(wǎng)絡(luò)本身不產(chǎn)生噪聲，即P?0時(shí)，anoN?1，故為無噪聲的理性網(wǎng)絡(luò)。F（2）線性網(wǎng)絡(luò)本身產(chǎn)生的噪聲P越大，噪聲系數(shù)anoN越大。F（3）線性網(wǎng)絡(luò)的功率增益G越大，噪聲系數(shù)pN越小。F這說明為了降低網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)應(yīng)設(shè)法增大線性網(wǎng)絡(luò)的功率增益。8.3.2為了計(jì)算和測量的方便
4、，噪聲系數(shù)也可以用額定功率（RatedPower）和額定功率增益的關(guān)系來定義。所謂的額定功率是指信號(hào)源所能輸出的最大功率。為了使信號(hào)源有最大輸出功率，對(duì)于圖8.3.2所示的網(wǎng)絡(luò)，必須使放大器的輸入電阻R與信號(hào)源內(nèi)阻R相匹is配，也即應(yīng)使RR?。is2V??s因而額定輸入信號(hào)功率為Psi4Rs2?4kTRB額定輸入噪聲功率??ns??PkTBni44RRss8.3.2由上兩式知，不管信號(hào)源內(nèi)阻如何，它產(chǎn)生的額定噪聲功率是相同的，其大小只與電阻所處的環(huán)境溫度T和系統(tǒng)帶寬B有關(guān)。而信號(hào)源額定功率卻隨著內(nèi)阻R的增加而減小，這也s是為什么接收機(jī)采用低內(nèi)阻天線的原因
5、。放大器的額定功率增益是指放大器（或線性網(wǎng)絡(luò)）的輸入端和輸出端分別匹配（RR?、RR?）時(shí)的功isoL率增益，即P?soG?pHP?si線性網(wǎng)絡(luò)輸出端的總噪聲額定功率P?同樣應(yīng)等于GPpHni?no和線性網(wǎng)絡(luò)本身的噪聲在輸出端產(chǎn)生的額定噪聲功率P?ano之和，即P???GP?P?，所以噪聲系數(shù)可以表示為nopHnianoP?siP?P?GP???PP?ninopHnianoanoN?????1F????PPGPGPGsonipHnipHnipHP?no將額定輸入噪聲功率式代入可得PP??noanoN???1FkTBGkTBGpHpH8.3.2二、多級(jí)放大
6、電路的噪聲假如，有兩個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)，如圖8.3.3所示。它們的噪聲系數(shù)、額定功率增益、噪聲帶寬分別為NF1、NF2、GpH1，GpH2，B1、B2，并且B12??BB。根據(jù)定義，級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總噪聲系數(shù)N為FPP??nonoN??F12?GP?GkTBpH12??nipH12ni8.3.2PP??nonoN??F12?GP?GkTBpH12??nipH12ni式中，P?是級(jí)聯(lián)四端網(wǎng)絡(luò)總輸出的額定噪聲功率。noGpH12??GpH1GpH2是級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)總的額定功率增益。Pno?由三部分組成：①信號(hào)源內(nèi)阻R產(chǎn)生的噪聲經(jīng)過兩級(jí)放大后在輸出端s的噪聲額定功率GGkTB
7、；pH12pH②第一級(jí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部噪聲P?經(jīng)第二級(jí)放大后在輸出端ano1的噪聲額定功率GP?；PH21ano8.3.2PP??nonoN??F12?GP?GkTBpH12??nipH12ni③第二級(jí)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部噪聲輸出端的噪聲額定功率P?ano2故P?可表示為P??GGkTBG?P??P?nonopH1pH2pH2ano1ano2PP??noano由式N???1可求得第一級(jí)、第二級(jí)FkTBGkTBGpHpH網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部噪聲P?和P?為ano1ano2P???(N1)GkTBano1F1pH1P???(N1)GkTBano2F2pH28.3.2N?1F2對(duì)于三級(jí)電
8、路組成的級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，所以NNFF12???1GpH1可將前兩級(jí)看做第一級(jí)，后面一級(jí)
