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第6、8、9章作业参考答案（此参考答案摘录了张露、林力、邬智翔、杨纯等同学的作业答案，特此声明）第六章1、主要的固有噪声源有哪些？产生的原因、表达式和式中各项的意义是什么？ 答：主要的固有噪声源有热噪声、散弹噪声、产生-复合噪声、1/f 噪声和温度噪声等。
下面分类叙述：（1）、热噪声。
当某电阻处于环境温度高于绝对零度的条件下，内部杂乱无章的自由电子的热运动将形成起伏变化的噪声电流，其大小与极性均在随机变化着，且长时间的平均值等于零。
热噪声常用噪声电流的均方值2nT I 表示，如下式：24()nT kT f I R∆= 式中R 为所讨论元件的电阻值，k 为玻尔兹曼常数，T 为电阻所处环境的绝对温度，f ∆为所用测量系统的频带宽度。
（2）、散弹噪声元器件中有直流电流通过时微观的随机起伏（如光电倍增管光阴极的电子发射，光伏器件中穿过PN 结的载流子涨落等）形成散弹噪声并叠加在直流电平上。
散弹噪声的电流均方值为：22nsh I qI f =∆式中q 为电子电荷，I 为流过电流的直流分量。
散弹噪声与电路频率无关，是一种白噪声。
（3）、产生-复合噪声（g-r 噪声）光电到探测器因光（或热）激发产生载流子和载流子复合这两个随机性过程引起电流的随机起伏，形成产生-符合噪声。
该噪声的电流均方值为：22224(/)14e n qI f I f ττπτ∆=+式中I 为流过光电导器件的平均电流，τ为载流子的平均寿命，e τ为载流子在光电导器件内电极间的平均漂移时间，f ∆为测量电路的带宽。
产生符合噪声与频率f 有关，不是白噪声。
但当22241f πτ<<，即在低频条件下时，公式可简化为24(/)n e I qI f ττ=∆此时可认为它是近似的白噪声。
（4）1/f 噪声1/f 噪声又成为闪烁噪声，通常是由于元器件中存在局部缺陷或杂质而引起的。
经验公式为：21/n I k I f f αβ=∆式中1k 为元件固有参数，α为与元器件电流有关的常数，通常取为2；β为与元器件材料性质有关的系数，常取为1。
哈工大天线原理马汉炎习题答案第一章1-1试用对偶原理，由电基本振子场强式（1-5）和式（1-7），写出磁基本振子的场表示式。
对偶原理的对应关系为：Ee——HmHe——-EmJ——Jmρ——ρmμ——εε——μ另外，由于，所以有k——k式（1-5）为式（1-7）为因此，式（1-5）的对偶式为式（1-7）的对偶式为结合Imdl=jωμ0IS有磁基本振子的场表示式为：可以就此结束，也可以继续整理为1-3若已知电基本振子辐射电场强度大小，天线辐射功率可按穿过以源为球心处于远区的封闭球面的功率密度的总和计算，即，为面积元。
试计算该电基本振子的辐射功率和辐射电阻。
【解】首先求辐射功率辐射电阻为注意：此题应用到了1-5若已知电基本振子辐射场公式，试利用方向性系数的定义求其方向性系数。
【解】方向性系数的定义为：在相同辐射功率、相同距离条件下，天线在某辐射方向上的功率密度Smax（或场强Emax的平方），与无方向性天线在该方向上的功率密度S0（或场强E0的平方）之比。
首先求辐射功率令该辐射功率为其中E0是无方向性天线的辐射场强。
因此，可以求得所以方向性系数1-6设小电流环电流为I，环面积S。
求小电流环天线的辐射功率和辐射电阻表示式。
若1m长导线绕成小圆环，波源频率为1MHz，求其辐射电阻值。
电小环的辐射场幅度为：首先求辐射功率辐射电阻为当圆环周长为1m时，其面积为，波源频率为1MHz时，波长为λ=300m。
所以，辐射电阻为RΣ=2.4×10-8Ω。
1-7试证明电基本振子远区辐射场幅值Eθ与辐射功率PΣ之间的关系为【证明】电基本振子远区辐射场幅值根据题目1-3可知电基本振子辐射功率为，所以代入到Eθ表达式中可以得到：所以有：1-9试求证方向性系数的另一种定义：在最大辐射方向上远区同一点具有相同电场强度的条件下，无方向天线的辐射功率比有方向性天线辐射功率增大的倍数，记为【证明】方向性系数的定义为：相同辐射功率、相同距离条件下，天线在某辐射方向上的功率密度Smax（或场强Emax的平方），与无方向性天线在该方向上的功率密度S0（或场强E0的平方）之比。
通信原理-----噪声噪声，从广义上讲是指通信系统中有用信号以外的有害干扰信号，习惯上把周期性的、规律的有害信号称为干扰，而把其他有害的信号称为噪声。
噪声可以笼统的称为随机的，不稳定的能量。
它分为加性噪声和乘性噪声，乘性噪声随着信号的存在而存在，当信号消失后，乘性噪声也随之消失。
在这里我们主要讨论加性噪声。
一、信道中加性噪声的来源，一般可以分为三方面：1 人为噪声人为噪声来源于无关的其它信号源，例如：外台信号、开关接触噪声、工业的点火辐射等，这些干扰一般可以消除，例如加强屏蔽、滤波和接地措施等2 自然噪声自然噪声是指自然界存在的各种电磁波源，例如：闪电、雷击、太阳黑子、大气中的电暴和各种宇宙噪声等，这些噪声所占的频谱X围很宽，并不像无线电干扰那样频率是固定的，所以这种噪声难以消除。
3 内部噪声内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声，例如：电阻中自由电子的热运动和半导体中载流子的起伏变化等。
内部噪声是由无数个自由电子做不规则运动形成的，它的波形变化不规则，通常又称起伏噪声。
在数学上可以用随即过程来描述这种噪声，因此又称随机噪声。
随机噪声的分类常见的随机噪声可分为三类:〔1〕单频噪声单频噪声是一种连续波的干扰〔如外台信号〕，它可视为一个已调正弦波，但其幅度、频率或相位是事先不能预知的。
这种噪声的主要特点是占有极窄的频带，但在频率轴上的位置可以实测。
因此，单频噪声并不是在所有通信系统中都存在。
(2)脉冲噪声脉冲噪声是突发出现的幅度高而持续时间短的离散脉冲。
这种噪声的主要特点是其突发的脉冲幅度大，但持续时间短，且相邻突发脉冲之间往往有较长的安静时段。
从频谱上看，脉冲噪声通常有较宽的频谱〔从甚低频到高频〕，但频率越高，其频谱强度就越小。
脉冲噪声主要来自机电交换机和各种电气干扰，雷电干扰、电火花干扰、电力线感应等。
数据传输对脉冲噪声的容限取决于比特速率、调制解调方式以与对差错率的要求。
脉冲噪声由于具有较长的安静期，故对模拟话音信号的影响不大,脉冲噪声虽然对模拟话音信号的影响不大，但是在数字通信中，它的影响是不容忽视的。
激子效应,噪声系数
激子效应是指在半导体器件中，通过激发电子和空穴的复合过程，产生了光子辐射的现象。
噪声系数则是用来衡量电子器件内部噪声产生的大小。
这两个概念在半导体领域中都具有重要的意义。
激子效应是一种通过激发电子和空穴的复合来产生光子的过程。
在半导体材料中，当电子被外界能量激发后，会从价带跃迁到导带中，留下一个空穴。
当这个电子和空穴重新复合时，会释放出光子。
这种过程在半导体激光器等器件中得到了广泛应用。
噪声系数是用来描述电子器件内部噪声产生的大小的一个参数。
在电子器件中，由于电子的热运动和元器件本身的特性，会产生各种各样的噪声。
这些噪声会干扰电子信号的传输和处理，影响器件的性能。
噪声系数越小，表示器件产生的噪声越小，性能越好。
激子效应和噪声系数在半导体器件中都具有重要的应用价值。
激子效应可以用来制造高效率的激光器和光电器件，广泛应用于通信、显示和光谱分析等领域。
而噪声系数则是评估器件性能的一个重要指标，对于设计和制造低噪声电子器件具有重要意义。
激子效应和噪声系数是半导体器件中的两个重要概念。
激子效应通过激发电子和空穴的复合来产生光子，广泛应用于激光器和光电器件中。
噪声系数则是描述器件内部噪声产生的大小，对于评估器件性能具有重要意义。
这两个概念在半导体领域中都具有重要的应用
价值。
什么是电子元件的噪声如何选择适当的噪声水平什么是电子元件的噪声？如何选择适当的噪声水平电子元件的噪声是指在电子设备或系统中产生的各种干扰信号，它对电路的性能和精度有着重要影响。
在实际应用中，为了保证电子设备的正常工作，我们需要选择适当的噪声水平。
本文将介绍电子元件的噪声及其对系统的影响，并提供选择噪声水平的几个关键要点。
一、电子元件的噪声在电子元件中，噪声可以来源于多个因素，如电源噪声、器件本身的噪声、温度噪声等。
其中最为常见的噪声包括热噪声、1/f 噪声和白噪声。
1. 热噪声：也称为约瑟夫逊噪声，是由于电子元件内部的热激励导致的噪声。
根据热噪声公式，噪声功率与电阻值成正比，并与温度、带宽有关。
热噪声的频谱分布是平坦的，因此在设计电子系统时必须参考该噪声水平。
2. 1/f 噪声：该噪声的特点是随频率减小而增加，也称为低频噪声。
1/f 噪声广泛存在于电子元件和系统中，如晶体管、放大器等。
它对信号的宽带性能有较大影响，因此在适用性和性能要求高的电路中需要进行衡量和控制。
3. 白噪声：该噪声具有均匀分布的频谱特性，即各频率成分的能量相同。
白噪声在通信系统中具有重要作用，但在其他应用中需要根据噪声功率谱密度对其进行限制。
二、如何选择适当的噪声水平选择适当的噪声水平应综合考虑电子设备的应用和性能要求。
下面是几个关键要点来帮助您选择合适的噪声水平。
1. 设备应用：首先需要明确电子设备的具体应用领域。
不同的应用场景对噪声水平的要求不同。
例如，对于通信系统和无线电设备来说，噪声必须尽可能低，以保证信号传输的可靠性。
而对于一些大功率设备或低频率应用来说，噪声水平的要求可能相对较低。
2. 性能要求：根据系统的性能要求，确定适当的噪声水平上限。
例如，某些高精度的测量设备需要非常低的噪声水平才能确保数据的准确性。
3. 成本考虑：低噪声元件通常价格较高。
因此，在决策过程中需要评估设备预算和性能要求之间的平衡。
根据实际情况，选择价位合适的元件来满足噪声需求。
噪声发生器原理
噪声发生器是一种用于产生各种类型噪声信号的电子设备。
其原理是通过引入随机干扰来生成与原始信号不相关的噪声。
噪声是一种具有随机性质的信号，其特点是频率分布广泛且无规律可循。
噪声发生器的主要作用是在实验室环境中模拟噪声信号，以测试和验证各种电子设备的性能。
噪声发生器的基本原理是通过使用电路或者算法产生一个随机序列，并将其转换成模拟或数字信号。
常见的噪声发生器包括白噪声发生器、粉噪声发生器和色噪声发生器。
白噪声是一种频谱平坦的噪声信号，具有均匀分布的功率谱密度。
白噪声发生器的原理是将一个电阻或者半导体器件的热噪声放大到所需的幅度。
由于电阻或器件的热噪声是一个随机信号，因此输出的噪声信号也是随机的。
粉噪声是一种功率谱密度随频率下降的噪声信号，通常用于模拟通信系统中的背景噪声。
粉噪声发生器的原理是将一个白噪声信号通过一个滤波器进行频率调制，使得输出的噪声信号的频谱密度随频率降低。
色噪声是一种功率谱密度与频率成反比的噪声信号，通常用于音频应用和声音合成。
色噪声发生器的原理是通过使用特定的滤波器和放大器来调制或加权白噪声信号，使得输出的噪声信号的频率特性符合特定的功率谱密度分布。
总之，噪声发生器通过引入随机干扰来产生各种类型的噪声信号，其原理主要包括放大热噪声、滤波和加权调制等过程。
这些噪声信号广泛应用于科学研究、工程测试和音频音乐等领域。
答案8.1解：)/1()(T t A t f -= Tt <<0⎰⎰-==T Tdt T t A T dt t f T A 000)/1(1)(1A T t t T A T5.0]2[02=-=⎰-=Tk dtt k T t A T a 0)cos()/1(2ω0)sin(2)]sin()/1(2[020=+⨯-=⎰T T dt t k T k A t k Tk T t A ωωωω ⎰-=Tk dtt k T t A T b 0)sin()/1(2ωπωωωωωk A kT A dt t k T k A t k Tk T t A T T ==-⨯--=⎰2)cos(2)]cos()/1(2[020所以∑∞=+=1sin 5.0)(k t k k AA t f ωπ频谱图如图(b)所示。
.0答案8.2解：电流i 的有效值57.1)2/13.0()2/67.0()2/57.1(12222≈+++=I A只有基波电流与正弦电压形成平均功率，故二端电路输入的平均功率为：95.73)]90(90cos[257.122.94=︒--︒-⨯=P W 注释：非正弦周期量分解成傅里叶级数后，其有效值等于直流分量和不同频率交流分量有效值平方和的平方根。
答案8.3解：对基波︒∠=0100m(1)U V , A 010m(1)︒∠=I 由Ω==-+=10)1(j )1(m )1(m )1(I U C L R Z ωω求得Ω=10R , 01=-CL ωω (1)对三次谐波︒-∠=3050m(3)U V , A 755.1im(3)ψ-∠=I又由Ω+︒-∠==-+=)30(5.28)313(j m(3)m(3))3(i I U C L R Z ψωω (2)所以2225.28)313(=-+CL R ωω (3)将式(1)代入式(3)， 解得mH 9.31=L将mH 9.31=L 代入式（ 1 ），求得F 3.318μ=C再将C L R 、、值代入式(2)，有 Ω︒-∠=Ω+=3028.5j26.7)10(i )3(ψZ解得︒=45.99i ψ答案8.4解: (1) 电压有效值：V 01.80)225()250()2100(222=++=U电流有效值58.74mA)210()220()280(222=++=I (2) 平均功率 kW 42.345cos 210250cos 22050)45cos(280100=︒⨯+︒⨯+︒-⨯=PΩ︒∠=︒∠︒∠=Ω=︒∠︒∠=Ω︒-∠=︒∠︒-∠=k 455.2mA010V 4525k 5.2mA 020V050k 4525.1mA 080V45100)3()3()2()1(Z Z Z 注释：非正弦周期量分解成傅里叶级数后，某端口的平均功率等于直流分量和不同频率交流分量单独作用产生的平均功率之和。
声音的产生物体的振动是产生声音的根源，发出声音的物体称为声源，声源发出的声音必须通过中间媒质才能传播出去，人们最熟悉的传声媒质就是空气，除了气体外，液体和固体也都能传播声音。
声音是如何通过媒质传播的呢？以音箱的纸盆为例，当声音信号通入音箱时，纸盆在它原来静止位置附近来回振动，带动了它相邻近的空气层质点，使它们产生压缩或膨胀运动，由于空气分子间有一定的弹性，这一局部区域的压缩或膨胀又会影响和促使下一邻近空气层质点发生压缩或膨胀的运动，如此由近及远相互影响，就会把纸盆的这一振动以一定的速度沿着媒质向各方向传播出去。
这种振动传到耳朵，引起耳内鼓膜的振动，通过听觉神经感觉到声音，这种向前推进着的空气振动称为声波。
有声波传播的空间叫声场。
近场：声源向自由场辐射时，声源附近声压和质点速度不同相的声场； 远场：声源向自由场辐射时，在远处，声压与质点速度同相的声场。
当声振动在空气中传播时空气质点并不被带走，它只是在原来位置附近来回振动，所以声音的传播是指振动的传递。
物体振动产生声音，如果物体振动的幅度随时间的变化如正弦曲线那样，那么这种振动称为简谐振动。
物体作简谐振动时周围的空气质点也作简谐振动。
物体离开静止位置的距离称位移，最大的位移叫振幅。
物体在1S 内振动的次数称为频率，单位为赫兹，符号为HZ ，每秒钟振动的次数愈多，其频率愈高，人耳听到的声音就愈尖，或者说音调愈高。
人耳并不是对所有频率的振动都能感受到的。
一般说来，人耳只能听到频率为20~20000HZ 的声音，通常把这一频率范围的声音叫音频声。
低于20HZ 的声音叫次声，高于20000HZ 的声音叫超声。
次声和超声人耳都不能听到，但有一些动物却能听到，例如老鼠能听到次声，蝙蝠能感受到超声。
、振动在媒质中传播的速度叫声速。
在任何一种媒质中的声速取决于该媒质的弹性和密度。
声音在空气中的传播速度还随空气温度的升高而增加。
声音在不同媒质中传播的速度也是不同的，在液体和固体中的传播速度一般要比在空气中快得多，例如在水中声速为1450M/S ，而在钢中则为5000M/S 。
