高频电子线路第3章

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1、第3章噪声与干扰3.1概述3.2噪声的来源和特点3.2.1电阻的热噪声3.2.2二极管的噪声3.2.3晶体三极管的噪声3.2.4场效应管噪声3.2.5接受天线噪声3.3噪声系数计算方法3.3.1噪声系数的定义3.3.2信噪比与负载的关系3.3.3用额定功率和额定功率增益表示的噪声系数3.3.4多级放大器噪声系数的计算3.3.5等效噪声温度3.3.6晶体放大器的噪声系数3.3.7噪声系数与灵敏度3.3.8噪声系数的测量3.4降低噪声系数的措施3.5工业干扰与天电干扰3.1概述噪声是一种随机信号，其频谱分布于整个无线电工作频率范围，因此它是影响各类收信机

2、性能的主要因素之一。干扰与噪声的分类如下：干扰一般指外部干扰，可分为自然的和人为的干扰。自然干扰有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰等。人为干扰主要有工业干扰和无线电器的干扰。噪声一般指内部噪声，也可以分为自然的和人为的噪声。本章主要讨论自然噪声，对工业干扰和天电干扰只做简略的说明。3.2噪声的来源和特点理论上说，任何电子线路都有电子噪声，但是因为通常电子噪声的强度很弱，因此它的影响主要出现在有用信号比较弱的场合，在电子线路中，噪声来源主要有两方面：电阻热噪声和半导体管噪声，两者有许多相同的特性。3.2.1电阻的热噪声电阻由导体等材料组成，导体内的自由电子

3、在一定的温度下总是处于“无规则”的热运动状态，这种热运动的方向和速度都是随机的。自由电子的热骚动在导体内形成非常弱的电流。电阻热噪声作为一种起伏噪声，具有极宽的频谱，从零频一直延伸到10-13Hz以上的频率，而且它的各个频率分量的强度是相等的。这种频谱与白色光的光谱类似，因此将具有均匀连续的噪声叫做白噪声，电阻的热噪声就是一种白噪声。3.2.2二极管的噪声晶体二极管工作状态可分为正偏和反偏两种。正偏使用时，主要是直流通过pn结时产生散粒噪声。反偏使用时，因反向饱和电流很小，故其产生的散粒噪声也小，如果达到反向击穿（如稳压管），又分两种情况：齐纳击穿二

4、极管主要是散粒噪声，个别的有1/f噪声(闪烁噪声)。雪崩击穿二极管的噪声较大，除有散粒噪声，还有多态噪声，即其噪声电压在两个或两个以上不同电平上进行随机转换，不同电平可能相差若干个毫伏。这种多电平工作是由于结片内杂质缺陷和结宽的变化所引起。硅二极管工作电压在4V以下是齐纳二极管，7V以上的是雪崩二极管，4V～7V之间两种二极管都有。为了低噪声使用，最好选用低压齐纳二极管。3.2.3晶体三极管的噪声晶体三极管的噪声是设备内部固有噪声的另一个重要来源。一般说来，在一个放大电路中，晶体三极管的噪声往往比电阻热噪声强得多，在晶体三极管中，除了其中某些分布，如

5、基极电阻rbb′会产生热噪声外，还有以下几种噪声来源。1.散弹（粒）噪声在晶体管的pn结中（包括二极管的pn结），每个载流子都是随机地通过pn结的（包括随机注入、随机复合）。大量载流子流过结时的平均值（单位时间内平均）决定了它的直流电流I0，因此真实的结电流是围绕I0起伏的。这种由于载流子随机起伏流动产生的噪声称为散弹噪声，或散粒噪声。因为散弹噪声和电阻热噪声都是白噪声，前面关于热噪声通过线性系统的分析对散弹噪声也完全适用。这包括均方相加的原则，通过四端网络的计算以及等效噪声带宽等。晶体管中有发射结和集电结，因为发射结工作于正偏，结电流大。而集电结工

6、作于反偏，除了基极来的传输电流外，只有反向饱和电流（它也产生散弹噪声）。因此发射结的散弹噪声起主要作用，而集电结的噪声可以忽略。晶体管中通过发射结的少数载流子，大部分由集电极收集，形成集电极电流，少数部分载流子被基极流入的多数载流子复合，产生基极电流。由于基极中载流子的复合也具有随机性，即单位时间内复合的载流子数目是起伏变化的。晶体管的电流放大系数α、β只是反映平均意义上的分配比。这种因分配比起伏变化而产生的集电极电流、基极电流起伏噪声，称为晶体管的分配噪声。分配噪声本质上也是白噪声，但由于渡越时间的影响，响当三极管的工作频率高到一定值后，这类噪声的

7、功率谱密度将随频率的增加而迅速增大。2.分配噪声3.闪烁噪声由于半导体材料及制造工艺水平造成表面清洁处理不好而引起的噪声称为闪烁噪声。它与半导体表面少数载流子的复合有关，表现为发射极电流的起伏，其电流噪声谱密度与频率近似成反比，又称1/f噪声。因此，它主要在低频（如几千赫兹以下）范围起主要作用。这种噪声也存在于其他电子器件中，某些实际电阻器就有这种噪声。晶体管在高频应用时，除非考虑它的调幅、调相作用，这种噪声的影响也可以忽略。3.2.4场效应管噪声在场效应管中，由于其工作原理不是靠少数载流子的运动，因而散弹噪声的影响很小。场效应管的噪声有以下几个方面

8、的来源：沟道电阻产生的热噪声，沟道热噪声通过沟道和栅极电容的耦合作用在栅极上的感应噪声，闪烁噪声。必须指出，