接收灵敏度和噪声系数ppt课件
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通常需要描述一个电路或系统内部噪声的大小,因此需要引入相应的物理量(噪声系数或噪声指数)来描述。
一.噪声系数的定义图 2-35 为一线性四端网络, 它的噪声系数定义为输入端的信号噪声功率比(S/N)i 与输出端的信号噪声功率比(S/N)o 的比值, 即 图 2-35 噪声系数的定义第四节 噪声系数和噪声温度线性电路K P N F S iN i S o N o信号功率噪声功率图中, K P 为电路的功率传输系数(或功率放大倍数),K P =So /S i。
用N a 表示线性电路内部附加噪声功率在输出端的输出, 考虑到K P =So /S i , 上式可以表示为:o o i i o i F N S N S N S N S N ==)()(1i p a a p p F i i N K N N K K N N N +==+o p o F i p iN K N N N K N ==噪声系数通常用dB 表示, 用dB 表示的噪声系数为o i F F NS N S Lg LgN dB N )()(1010)(==关于噪声系数,有以下几点需要说明:(1) 由于噪声功率是与带宽B相联系的,为了不使噪声系数依赖于 (1)指定的频宽,因此国际上式(2-6(2-611)定义中的噪声功率是指单位频带内的噪声功率,即是指输出、输入噪声功率谱密度。
此时的噪声系数将随指定的工作频率不同而不同,即表示点频的噪声系数。
(2) 由式(2-60)可以看出,输入、输出信号功率是成比例变化的, (2)即噪声系数与输入信号大小无关,但却与输入噪声功率Ni有关,因此,为了明确,在噪声系数的定义中,规定输入噪声功率Ni为信号源内阻Rs的热噪声最大输出功率(由前可知为kTB),并规定温度为290K。
(3) 在噪声系数的定义中,没有对网络的匹配情况提出要求,因而是普遍适用的。
实际上输出端的阻抗是否匹配并不影响噪声系数的大小。
因此噪声系数可以表示为输出端开路时两均方电压之比或输出端短路时两均方电流之比,即2222nionoF nio no F I I N UU N ==(4) 上述噪声系数的定义只适用于线性或准线性电路。
噪声系数和灵敏度噪声系数和灵敏度都是衡量接收机对微弱信号接收能力的两种表示方法,它们是可以相互换算的。
1.定义(1)噪声系数N f是指接收机输出端测得的噪声功率与把信号源内阻作为系统中唯一的噪声源而在输出端产生的热噪声功率之比。
(两者应在同样温度下测得)。
噪声系数常用的定义是:接收机输入端信噪比与其输出端信噪比之比。
即:N f=(Pc入/Pn入)÷(Pc出/Pn出)噪声系数也可用dB表示:N f(dB)=10lgN f(2)灵敏度是指:用标准测试音调制时,在接收机输出端得到规定的信纳比(S+N+D/N+D)或信噪比(S+N+D/N)且输出不小于音频功率的50%情况下,接收机输入端所需要的最小信号电平(一般情况下,信纳比取12dB,而信噪比取20dB)。
这个最小信号电平可以用电压Umin(μv或dBμv)表示,也可以用功率P(mw)或P(dBm)表示。
需要注意的是:(A)用电压Umin表示灵敏度时,通常是指电动势(即开路电压),而不是接收机两端的电压。
在匹配时,Ur=Umin/2见下图:∴Ur=(dBμv)=Umin(dBμv)-6读数指示是否是开路电压,可在测完灵敏度后,把接收机断开(即信号源开路),看信号源读数是否改变,若不变就是开路电压(电动势),若变大了近一倍就是端电压。
(B)用功率表示灵敏度时,却是接收机(负载Rr)所得到的功率,所以Pmin=U2r/R r=U2min/4R r∴Pmin(dBm)=Ur(dBμv)-107=Umin(dBμv)-6-107=Umin(dBμv)-113即用dBm表示的灵敏度等于用dBμv表示的灵敏度减去113分贝。
∴Pmin(dBw)=Umin(dBμv)-143例:已知某接收机灵敏度为0.5μv,阻抗为50Ω。
求:用功率表示灵敏度应为多少?Pmin=(0.5×10-6)2/(4×50)=0.125×10-14(W)Pmin(dBm)=-149dBw=-119dBm又∵0.5μv用分贝表示为20lg0.5=-6dBμv∴Pmin(dBm)=-6-113=-119(dBm)=-149dBw2.灵敏度与噪声系数的相互换算按定义,结合实际测量,得输入电动势表示的灵敏度为:Umin=e={ 4KTBR·N f·C/N }式中,R为接收机输入阻抗(50Ω),N f为接收机噪声系数:B为噪声带宽,它近似等于接收机中频带宽(对于超高频话机B=16KHz);C/N为限幅器输入端门限载噪比(其典型值为12dB);K为波尔兹曼常数(1.37×10-23J/K);T为信号源的绝对温度(K),对于常温接收机,T=290°K。
接收机噪声系数对接收灵敏度影响作者:金瑾蔡宁霞薛红来源:《商品与质量·房地产研究》2015年第02期摘要:接收机是由天线、滤波器、放大器和A/D转换器组成的电路系统,在微波通讯系统中,接收机要处理很微弱的信号,一般来说,若无噪声干扰,只要经充分放大,即便是十分微弱的信号也会被检测出来,但实际中,系统各个部分不可避免地存在着附加噪声,微弱的信号往往被淹没在这些噪声中,从而影响到接收机检测信号的灵敏度。
关键词:接收机;噪声系数;接收灵敏度引言接收机的主要任务是将天线收到的微弱回波信号从噪声中选择出来,经过放大和解调之后传输给信号处理等设备。
如果没有噪声,那么无论信号如何微弱,只要充分加以放大,信号总是可以被检测出来的。
但在实际应用中不可避免的会存在噪声,它与我们所需的信号一起被放大或衰减,妨碍对信号的辨别,这些噪声信号严重影响雷达接收机的灵敏度。
根据方程可知,提高接收机灵敏度是提高雷达作用距离的一个重要途径。
所以对接收机的噪声进行研究分析,了解噪声的来源、种类和特性,有助于我们找出降低接收机噪声,提高其灵敏度的方法,从而提高雷达的探测距离。
一、接收机的噪声接收机的噪声来源是多方面的,主要可以分为两种,即内部噪声和外部噪声。
内部噪声主要由接收机中的馈线、电路中的电阻元器件、放大器、混频器等产生;外部噪声是通过天线引入的,有各种人为干扰、天线热噪声、天电干扰、宇宙干扰和工业干扰等。
这些干扰噪声的频谱各不相同,它对接收机的影响与雷达所采用的频率密切相关,其中以天线的热噪声影响最大。
所以,在一般情况下,接收机噪声的主要来源于电阻热噪声、天线热噪声和接收系统的噪声。
(一)电阻热噪声电阻热噪声是由于导体中自由电子做无规则热运动形成的。
一个有一定电阻的导体,只要它的温度不是热力学绝对零度,那么有效噪声功率为Pn=kTB (1)可以看出热噪声功率只与电阻温度和接收机的带宽有关。
(二)天线噪声天线噪声是接收机外部进来的噪声,它包括的天线的热噪声和宇宙噪声。