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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：衡量一個信號質(zhì)量優(yōu)劣的指標(biāo)。它是在指定頻帶內(nèi)，同一端口信號功率和噪聲功率的比值，即當(dāng)用分貝表示信噪比時，有信噪比越大，信號質(zhì)量越好。8.38.3.2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。是信號源電壓，是信號源內(nèi)阻的等效噪聲源電壓；是負載。8.3.2是信號源內(nèi)阻，線件四端網(wǎng)絡(luò)如圖8.3.1所示，圖中一、噪聲系數(shù)設(shè)輸入端的信號功率為，由信號源內(nèi)阻產(chǎn)生的噪聲功率為，而網(wǎng)絡(luò)的輸出端負載上所得到的信號、功率和噪聲功率分別為，噪聲系數(shù)定義為或用dB表示為噪聲系數(shù)通常只適用線性網(wǎng)絡(luò)，因為非線性電
2、路會產(chǎn)生信號和噪聲的頻率變換，噪聲系數(shù)不能反映系統(tǒng)的附加噪聲性能。則噪聲系數(shù)可以改寫為式中，為信號源內(nèi)阻產(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若設(shè)線性網(wǎng)絡(luò)的功率增益而線性網(wǎng)絡(luò)輸出端的總噪聲功率應(yīng)等于和線性網(wǎng)絡(luò)本身的噪聲在輸出端產(chǎn)生的噪聲功率之和，即顯然，，故線性網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)總是大于1。為了更清楚地了解網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的噪聲，對信噪比的影響，噪聲系數(shù)又可表示為（1）當(dāng)線性網(wǎng)絡(luò)本身不產(chǎn)生噪聲，即時，，故為無噪聲的理性網(wǎng)絡(luò)。（2）線性網(wǎng)絡(luò)本身產(chǎn)生的噪聲越大，噪聲系數(shù)越大。（3）線性網(wǎng)絡(luò)的功率增益越大，噪聲系數(shù)越小。8.3.2由上式可以得出下述結(jié)論：這說
3、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。為了使信號源有最大輸出功率，對于圖8.3.2所示的網(wǎng)絡(luò)，必須使放大器的輸入電阻與信號源內(nèi)阻相匹因而額定輸入信號功率為額定輸入噪聲功率8.3.2為了計算和測量的方便，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源所能輸出的最大功率。配，也即應(yīng)使。由上兩式知，不管信號源內(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)。是為什么接收機采用低內(nèi)阻天線的原因。而信號源額定功率卻隨著內(nèi)阻的增加而減小，這也放大器的額定功率增益是指
4、放大器（或線性網(wǎng)絡(luò)）的輸入端和輸出端分別匹配（率增益，即、）時的功線性網(wǎng)絡(luò)輸出端的總噪聲額定功率同樣應(yīng)等于和線性網(wǎng)絡(luò)本身的噪聲在輸出端產(chǎn)生的額定噪聲功率之和，即，所以噪聲系數(shù)可以表示為8.3.2將額定輸入噪聲功率式代入可得假如，有兩個四端網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)，如圖8.3.3所示。它們的噪聲系數(shù)、額定功率增益、噪聲帶寬分別為根據(jù)定義，級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總噪聲系數(shù)為8.3.2二、多級放大電路的噪聲，、，并且。、、，式中，是級聯(lián)四端網(wǎng)絡(luò)總輸出的額定噪聲功率。是級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)總的額定功率增益。由三部分組成：①信號源內(nèi)阻產(chǎn)生的噪聲經(jīng)過兩級放大后在輸出端的噪聲額定功率；②第一級網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部噪聲經(jīng)第二級
5、放大后在輸出端的噪聲額定功率；8.3.2③第二級網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部噪聲輸出端的噪聲額定功率故可表示為由式可求得第一級、第二級網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部噪聲和為8.3.2所以對于三級電路組成的級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可將前兩級看做第一級，后面一級看做第二級，則可得到為同理，對n級電路組成的網(wǎng)絡(luò)，總的噪聲系數(shù)為8.3.2若各級噪聲系數(shù)小而額定功率增益大，級聯(lián)電路的由以上公式可得出如下結(jié)論：8.3.2小。但是各級噪聲對的影響是不同的，總噪聲系數(shù)越是靠近前面幾級的噪聲系數(shù)和額定功率增益對總的噪聲系數(shù)影響越大。因此級聯(lián)電路中最主要的是前面的第一、二級，最關(guān)鍵的是由第一級放大器的噪聲系數(shù)和額定功率增益所決定。
6、三、等效噪聲溫度把網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部噪聲折算到其輸入端時，使噪聲源電阻所升高的溫度稱為等效噪聲溫度。由于噪聲源在網(wǎng)絡(luò)輸出端的額定噪聲功率為內(nèi)部噪聲在網(wǎng)絡(luò)輸出端的額定功率為。所以網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)可表示為8.3.2噪聲溫度的定義是：所以，等效噪聲溫度為＝290K。式中，是標(biāo)準溫度，在一般情況下，可以認為當(dāng)＝0時（網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無噪聲），＝l，＝＝290K。（內(nèi)部噪聲等于外部噪聲）時，當(dāng)＝2，＝。8.3.28.3.3減小噪聲系數(shù)的措施在放大或其它電路中，電子器件的內(nèi)部噪聲起著重要作用。因此，改進電子器件的噪聲性能和選用低噪聲的電子器件，就能大大降低電路的噪聲系數(shù)。根據(jù)上面討論的結(jié)果
7、，可提出如下減小噪聲系數(shù)的措施：一、選用低噪聲元、器件小的管子（可由手冊查得，但必須是高頻工作時的數(shù)值）。除采用晶體管外，目前還廣泛采用場效應(yīng)管做放大器和混頻器，因為場效應(yīng)管的噪聲電平低，尤其是最近發(fā)展起來的砷化鎵金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MESFET），它的噪聲系數(shù)可低到0.5～ldB。8.3.3（）和噪聲系數(shù)對晶體管而言，應(yīng)選用在電路中，還必須謹慎地選用其他能引起噪聲的電路元件，其中最主要的是電阻元件。宜選用結(jié)構(gòu)精細的金屬膜電阻。圖8.3.4可看出，對于不同的信號源內(nèi)阻，最佳的值也不同。圖8.3.4晶體管的與的關(guān)系曲線當(dāng)然，還分別與晶體管的和有關(guān)。但通常和對的影
8、響不大。電壓低時，略有下降。8.3.3
