专题讲解信噪比和噪声系数.pdf

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1、8.3信噪比和噪声系数8.3.1信噪比信噪比：衡量一个信号质量优劣的指标。它是在指定频带内，同一端口信号功率P和噪声功率P的比值，即snPsSN/Pn当用分贝表示信噪比时，有PsSNdB/()10lgPn信噪比越大，信号质量越好。8.38.3.2噪声系数一、噪声系数噪声系数定义：线性四端网络输入端的信噪比与输出端的信噪比之比值。线件四端网络如图8.3.1所示，图中R是信号源内阻，ss是信号源电压，n是信号源内阻Rs的等效噪声源电压；R是负载。L8.3.2设输入端的信号功率为P，由信号源内阻产生的si噪声功率为P，而网络的输出端负载上所得到的信号n

2、i功率和噪声功率分别为Pso、Pno，噪声系数定义为输入信噪比PPsiniNF输出信噪比PPsono或用dB表示为PPsini(N)10lgFdBPPsono噪声系数通常只适用线性网络，因为非线性电路会产生信号和噪声的频率变换，噪声系数不能反映系统的附加噪声性能。Po若设线性网络的功率增益GpPi则噪声系数可以改写为PPPPPsinisinonoNFPPPPGPsonosonipni式中，GPpni为信号源内阻Rs产生的噪声经过线性网络后在输出端产生的噪声功率；8.3.2而线性网络输出端的总噪声功率Pno应等于GPpni和线性网络本身的噪声

3、在输出端产生的噪声功率Pano之和，即PGPPnopniano显然，PnoGPpni，故线性网络的噪声系数NF总是大于1。为了更清楚地了解网络产生的噪声，对信噪比的影响，噪声系数又可表示为PGPPanopnianoN1FGPGPpnipni由上式可以得出下述结论：（1）当线性网络本身不产生噪声，即P0时，anoN1，故为无噪声的理性网络。F（2）线性网络本身产生的噪声P越大，噪声系数anoN越大。F（3）线性网络的功率增益G越大，噪声系数pN越小。F这说明为了降低网络的噪声系数应设法增大线性网络的功率增益。8.3.2为了计算和测量的方便

4、，噪声系数也可以用额定功率（RatedPower）和额定功率增益的关系来定义。所谓的额定功率是指信号源所能输出的最大功率。为了使信号源有最大输出功率，对于图8.3.2所示的网络，必须使放大器的输入电阻R与信号源内阻R相匹is配，也即应使RR。is2Vs因而额定输入信号功率为Psi4Rs24kTRB额定输入噪声功率nsPkTBni44RRss8.3.2由上两式知，不管信号源内阻如何，它产生的额定噪声功率是相同的，其大小只与电阻所处的环境温度T和系统带宽B有关。而信号源额定功率却随着内阻R的增加而减小，这也s是为什么接收机采用低内阻天线的原因

5、。放大器的额定功率增益是指放大器（或线性网络）的输入端和输出端分别匹配（RR、RR）时的功isoL率增益，即PsoGpHPsi线性网络输出端的总噪声额定功率P同样应等于GPpHnino和线性网络本身的噪声在输出端产生的额定噪声功率Pano之和，即PGPP，所以噪声系数可以表示为nopHnianoPsiPPGPPPninopHnianoanoN1FPPGPGPGsonipHnipHnipHPno将额定输入噪声功率式代入可得PPnoanoN1FkTBGkTBGpHpH8.3.2二、多级放大

6、电路的噪声假如，有两个四端网络级联，如图8.3.3所示。它们的噪声系数、额定功率增益、噪声带宽分别为NF1、NF2、GpH1，GpH2，B1、B2，并且B12BB。根据定义，级联网络的总噪声系数N为FPPnonoNF12GPGkTBpH12nipH12ni8.3.2PPnonoNF12GPGkTBpH12nipH12ni式中，P是级联四端网络总输出的额定噪声功率。noGpH12GpH1GpH2是级联网络总的额定功率增益。Pno由三部分组成：①信号源内阻R产生的噪声经过两级放大后在输出端s的噪声额定功率GGkTB

7、；pH12pH②第一级网络内部噪声P经第二级放大后在输出端ano1的噪声额定功率GP；PH21ano8.3.2PPnonoNF12GPGkTBpH12nipH12ni③第二级网络的内部噪声输出端的噪声额定功率Pano2故P可表示为PGGkTBGPPnonopH1pH2pH2ano1ano2PPnoano由式N1可求得第一级、第二级FkTBGkTBGpHpH网络的内部噪声P和P为ano1ano2P(N1)GkTBano1F1pH1P(N1)GkTBano2F2pH28.3.2N1F2对于三级电

8、路组成的级联网络，所以NNFF121GpH1可将前两级看做第一级，后面一级