噪声与干扰讲解

1、电子与新能源技术工程系教案 课题 项目：高频小信号放大器 任务:噪声与干扰 课程名称 高频电子技术 授课类型 新授 班级 09应用电子班 日期 2011-3-16 课时 2 教学目标 知识目标：掌握电路内部噪声来源，噪声系数，了解减小噪声措施 能力目标：培养学生分析能力，理解能力，思维能力，阅读能力 情感目标：熟悉噪声危害，认识减小噪声措施 教学重点 电路内部噪声来源，噪声系数 教学难点 电路内部噪声来源，噪声系数 教学方法 讲述法；任务教学法；举例法；案例教学法 课前准备 1. 相关项目模块 2. 参考教材 3. 项目任务书 4. 电子课件 教学后记 及改进措 施 一、噪声与干扰 引入新 课

2、 1、高频小信号放大器的功能是把微弱的高频小信号进行不失真的放大。但 在放大过程中，放大器可能产生噪声而使有用信号受到影响，所以它有一项 重要的质量指标一一噪声系数是不可忽视的。实际上高频电子技术的其他单 元电路也受噪声和干扰的影响，但噪声和干扰对处理微弱信号的电路影响更 大，所以把它们放在本章讨论。 2、在通信技术领域，噪声是指通信设备或单元电路产生的影响有用信号的 有害声音或信号。噪声一般指内部噪声，又分自然和人为两类。自然噪 声有热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等。人为噪声有交流哼声、感应噪声 等。 3、干扰是指妨碍通信设备或单元电路正常接收和处理有用信号的有害电磁 波。干扰一般指外部干扰，也

3、分为自然和人为两类。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台干扰。 本 二、电路内部噪声的来源 电路内部噪声的主要来源是电阻的热噪声和放大器件的噪声。 1.电阻的热噪声 电阻的热噪声是由电阻内部的自由电子热运动所产生的。在一定温度下， 电阻内部的自由电子受热激发后，在电阻内部作大小和方向都无规则的热运 动，这就在电阻内部形成无规则电流。在一定时间内无规则电流的平均值为 零，而瞬时值在平均值的上下变动，称为起伏电流或噪声电流。噪声电流在 电阻两端产生噪声电压。同样，在一定时间内噪声电压的平均值为零，而其 瞬时值也在平均值的上下变动。由此可计算或测量起伏噪声电压

4、的方均值， 它代表噪声功率的大小。 由于起伏噪声的频谱在极宽的范围内有均匀的功率谱密度，类似于白色 光功率谱在可见光频段内均匀分布的特点，通常把这种在无线电频段内功率 谱均匀分布的起伏噪声称为白噪声。如图 3-17所示。而把在功率谱上分布 不均匀的噪声称为有色噪声。 电阻热噪声特性 图形分 析 功率常老度蔻示舉亡士甞内眉走电三的方芝佞.軒以电虫方垃偿代I噪 M力辜)为疋=皺加y.3*36) 黑M电抠的方均a1；=空；C3-37: 以二各弍主，BSxlO-J K主蛙耳金殳當St T是电妙热亍虑箜单 也龙瓷】*宠奉叢笹言较第宣雯，革伫土 Hz； J?S3FSfi.革总戈C； G丸皇 与比車世为5

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11、带宽，既要满足信号通过的要求，但又不宜过 宽，以免信噪比下降。 4. 选用合适的放大电路 放大器的选用要考虑功率增益和最小噪声，就是要兼顾噪声匹配和功率匹 配，工作频率不太高时，共射极放大器能兼顾噪声匹配和功率匹配。因此， 在很多多级放大器中，输入级常采用共射放大器。在工作频率较高的系统中， 多级放大器的第一级采用共基极放大器是有利的。前面介绍的共射-共基级 联放大电路，也是高稳定和低噪声的电路。 5降低放大器的工作温度 热噪声是内部噪声的主要来源之一，所以降低放大器，特别是接收机前端放 大器件的工作温度，对减少噪声系数是有作用的。对灵敏度要求特别高的设 备来说，降低工作温度是一个重要措施。如

12、在卫星地面站接收机的高频放大 器采用“冷参放”（冷至2080K的参数放大器）。其他器件组成的放大器致 冷后，噪声系数也有明显降低。 6.减少接收天线的馈线损耗 接收天线到接收机馈线太长，馈线损耗过大，对整机噪声影响很大。为减少 馈线损耗，可将接收机的前端电路（高放、混频和前置中放等）放置于天线 输出端口，使天线接收的信号经放大有一定功率增益后，再经电缆送往主中 放，就可减少馈线的损耗，降低整机噪声。 3.5.4外部干扰的类型和抑制 前面讨论了电子设备或系统的内部噪声，实际上电子设备或系统还会受到外 部干扰的影响。干扰是指妨碍电子设备或系统正常工作的有害电磁波。干扰 一般分为自然和人为两类。自然

13、干扰有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰等。 人为干扰主要有电气干扰和无线电台干扰。无线电台干扰主要是通过提高接 收机选择性来防止。下面介绍最常见的天电干扰和电气 1.天电干扰 天电干 天电干扰的主要来源于自然界的雷电现象，地球上平均每秒钟发生100次左 扰 右的空中闪电，而每次雷电都产生强烈的电磁场骚动，并向四面八方传播到 很远的地方。因此，即使距离雷电几千公里以外，在看不到雷电现象的情况 下，也可能有天电干扰。此外，带电的雨雪和灰尘的运动，以及它们对天线 的冲击都可能引起天电干扰。一般在地面接收时，主要的天电干扰是雷电放 电所引起的。 天电干扰的大小，与地理位置、季节和时间有关。赤道、热带和高山

14、等地区 发生雷电较多，天电干扰电平较高。在同一地区天电干扰电平在夏季比冬季 高，夜间比白天高等。 天电干扰属于脉冲干扰性质。脉冲干扰振幅随频率 的升高而减小，因此，频率升高时，天电干扰的电平降低，所以天电干扰对 短波广播的影响就小于对中波广播的影响。此外，在较窄频带内通过的天电 干扰能量减小，所以天电干扰强度随频带变窄而减弱。 要完全克服天电干扰是困难的，因为不可能在产生干扰的地方进行抑制。因此，只能在接收机等设备上采取一些措施，如电源线加接滤波电路、采用窄 频带以及加接抗脉冲干扰电路等，或在雷电多的季节采用较高的频率进行通 信。 2. 电气干扰的产生和抑制 电气干 扰的产 生和抑 制 电气干

15、扰是由各种电气装置中的电流 （或电压）急剧变化所形成的电磁辐射， 作用在接收机天线和电路上所产生的干扰。在工农业、交通运输业以及其他 行业和家庭中都大量使用各种电气设备， 例如马达、电焊机、高频电气装置、 X光机、电弧炉、电磁炉、空调器、汽车点火系统和电气开关等，它们在工 作过程中或者由于产生火花放电而伴随电磁波辐射，或者本身就存在电磁波 辐射。 电气干扰的强弱取决于产生干扰的电气设备的多少、性质及分布情况。当这 些干扰源离接收机很近时，产生的干扰是很难消除的。电气干扰传播的途径, 除直接辐射外，还可沿电力线传输，并通过接收机的交流电源线直接进入接 收机，也可能通过天线与有干扰的电力线之间的分

16、布电容耦合而进入接收 机。 电气干扰沿电力线传播比它在相同距离的直接辐射强度大得多。在城市中的 电气干扰显然比农村严重得多。电气设备越多的大城市，情况越严重。 从电气干扰的性质来看，它们大都属于脉冲干扰。通常，脉冲干扰可看成一 个突然上升又按指数规律下降的尖脉冲。分析表明，干扰振幅与频率有一定 的关系，脉冲干扰的影响在频率较高时比频率低时弱得多。另外，接收机通 频带较窄时，通过脉冲干扰的能量小，从而使干扰的影响减弱。因此，电气 干扰对中波波段的影响较大，随着接收机工作波段进入短波、超短波（工作 频率在20 MHz以上），这类干扰的影响就显著下降。 为了克服电气干扰，最好在产生干扰的地方进行抑制

17、。例如，在电气开关、 电动机的火花系统的接触处并联一个电阻和电容，以减小火花作用。或在干 扰源处加接防护滤波器，除此以外，还可以把产生干扰的设备，加以良好的 屏蔽来减小干扰的辐射作用。 目前，我国对有关电气设备所产生的干扰电平都有严格的规定。为了避免沿电力线传播的干扰进入用交流电作为电源的接收机和测量仪器，通常对输入 这些设备的交流电进行滤波。 本章小结 1.咼频小信号放大器是对微弱咼频信号进行不失真放大的功能电路。它有 增益、通频带、选择性（矩形系数）、稳定性和噪声系数等5项技术指标。 本章 小结 2谐振放大器是用LC谐振回路作负载的放大器，谐振放大器既有放大作用 又有选频作用。谐振放大器的

18、幅频特性曲线与所用LC谐振回路相同。单调 谐放大器选择性较差，双调谐放大器选择性较好。为实现阻抗匹配，提高电 压增益，减少晶体管输入、输出参数对回路谐振特性的影响，谐振回路与信 号源和负载的连接通常采用部分接入方式。 3. 分析高频小信号谐振放大器时，常采用y参数等效电路，y参数不仅与静 态工作点有关，而且是工作频率的函数。混合 n形等效电路是把晶体管内的 复杂物理结构用集中参数元件 RC来表示的等效电路，也是分析高频小信号 放大器的常用电路。 4. 线性宽频带集成电路能对咼频小信号进行咼增益、咼稳定性地放大，它 与选频电路结合就组成集成电路选频放大器。它对选频电路频率特性要求较 高，选频电路除了常用的 LC谐振回路外，还广泛使用陶瓷滤波器、声表面 波滤波器等集中滤波器。集成电路和集中滤波器组成的高频小信放大器，其 性能指标优于