Chapter 2-2信号与噪声

1、l本章基本要求：本章基本要求：信号频谱及噪声分类信号频谱及噪声分类l本章的重点是：本章的重点是：噪声的表示噪声的表示 l3.1 3.1 信号与频谱信号与频谱l3.2 3.2 噪声及其分类噪声及其分类ll常用的信号表示方法常用的信号表示方法1.1.数学表达式法数学表达式法 如：如： 正弦波正弦波 u=Asinu=Asintt 阶越函数阶越函数 u=Au=A(t)(t)AtsinAut2.波形表达方式波形表达方式例如：例如：3. 频域表示法频域表示法l根据傅立叶变换的基本原理根据傅立叶变换的基本原理任何一个函数都可以用傅立叶级数展开。任何一个函数都可以用傅立叶级数展开。任何复杂的信号，都可分解为许

2、多不同频率的正弦任何复杂的信号，都可分解为许多不同频率的正弦信号之和，信号之和，l“频谱频谱”组成信号的各正弦分量按频率分布的情况。组成信号的各正弦分量按频率分布的情况。l频谱图频谱图用频率用频率f f作横座标，用信号的各正弦分量的相对振作横座标，用信号的各正弦分量的相对振幅作纵座标幅作纵座标如：下面所示的一般语音信号的频谱示意图如：下面所示的一般语音信号的频谱示意图可以看到语音信号的频谱是连续的，其主要可以看到语音信号的频谱是连续的，其主要能量集中在能量集中在1000Hz1000Hz左右。左右。电压电压f/Hz3003400 可见，数字信号的频谱是不连续的。可见，数字信号的频谱是不连续的。

3、振幅振幅fl放大器最主要的指标放大器最主要的指标放大倍数。放大倍数。l从提高通信的可靠性的角度从提高通信的可靠性的角度真正需要的指标是信噪比，即信号功率（能量）与噪声真正需要的指标是信噪比，即信号功率（能量）与噪声功率（能量）的比值。功率（能量）的比值。l信噪比大，自然正确恢复信息的概率就高，可靠性信噪比大，自然正确恢复信息的概率就高，可靠性就高，否则尽管可以得到很强的输出信号，但在噪就高，否则尽管可以得到很强的输出信号，但在噪声同样也很强的情况下，要想正确地从中得到有用声同样也很强的情况下，要想正确地从中得到有用信息是很难很难的。信息是很难很难的。l噪声噪声( (干扰干扰) )：除有用信号以

4、外的一切不：除有用信号以外的一切不需要的信号以及各种电磁扰动的总称。需要的信号以及各种电磁扰动的总称。按发生地点分为：外部干扰、内部干扰按发生地点分为：外部干扰、内部干扰按产生根源分为：自然干扰、人为干扰按产生根源分为：自然干扰、人为干扰按电特性可分为：脉冲型、正弦型、起伏型；按电特性可分为：脉冲型、正弦型、起伏型；n习惯上，把外来的称为干扰，把内部产习惯上，把外来的称为干扰，把内部产生的称为噪声，它的大小是放大器性能生的称为噪声，它的大小是放大器性能好坏的重要指标。好坏的重要指标。l工业干扰工业干扰是由各电气设备中发生的电流是由各电气设备中发生的电流/电压急电压急剧变化，从而形成电磁辐射，并

5、作用剧变化，从而形成电磁辐射，并作用于接收天线而产生的。于接收天线而产生的。干扰强时，很难消除干扰强时，很难消除传播途径：直接辐射传播途径：直接辐射/通过接收机交流电源通过接收机交流电源/通过天线与产生干扰的电力线之间的分布电通过天线与产生干扰的电力线之间的分布电容耦合（常见）容耦合（常见）所以，海岸电台所以，海岸电台/接收岸台都设在远离城市接收岸台都设在远离城市的郊区的郊区l天电干扰和宇宙干扰天电干扰和宇宙干扰天电干扰来源：自然界中的雷电现象，天电干扰来源：自然界中的雷电现象，20MHz以下以下 宇宙干扰来源：大气层以外的各种物理变宇宙干扰来源：大气层以外的各种物理变化过程产生化过程产生 的

6、无线电辐射所引起的干扰，的无线电辐射所引起的干扰，8MHz-1GHzl电阻的热噪声电阻的热噪声/白噪声白噪声由于导体内自由电子和振荡的离子间相互作由于导体内自由电子和振荡的离子间相互作用引起用引起电阻电阻是主要贡献者是主要贡献者与与温度温度有关有关在整个有用频谱内均匀分布，又称为白噪声在整个有用频谱内均匀分布，又称为白噪声l双极型晶体三极管双极型晶体三极管散弹噪声散弹噪声分配噪声分配噪声闪烁噪声闪烁噪声热噪声热噪声l噪声的表示噪声的表示信噪比信噪比 S/NS/N：信号与噪声的相对值：信号与噪声的相对值S/N=S/N=信号功率信号功率/ /噪声功率噪声功率= =分贝：分贝：lS/NS/N不能衡量

7、出元件或器件或系统本身所产生的噪不能衡量出元件或器件或系统本身所产生的噪声大小，引入噪声系数。声大小，引入噪声系数。NSPP /NSdbPPNS/lg10)/(l噪声系数噪声系数NF：是输入信噪比与输出信噪比的比值，即信噪是输入信噪比与输出信噪比的比值，即信噪比变坏的程度。比变坏的程度。由于系统内部不可避免地存在噪声，输出信由于系统内部不可避免地存在噪声，输出信噪比必然小于输入信噪比，故必有噪比必然小于输入信噪比，故必有NF1(NF1(大大点好？点好？) )。l当有多级单元模块级联时，由于每个模块都有当有多级单元模块级联时，由于每个模块都有固有噪声，级联之后会影响整个接收机性能。固有噪声，级联之后会影响整个接收机性能。l多级级联的噪声系数计算：多级级联的噪声系数计算：l结论结论l级联电路总噪声系统受第一级级联电路总噪声