高频电子线路第二章(上课2-2)

2.8放大器中的噪声2.8.1内部噪声的来源与特点2.8.2天线热噪声及晶体管噪声2.8.3噪声的表示和计算方法2.8.4减小噪声系数的措施2.8.1内部噪声的来源与特点

人们收听广播时,常常会听到“沙沙”声；观看电视时,常常会看到“雪花”似的背景或波纹线,这些都是接收机中的放大器和其它元器件存在噪声的结果。噪声对有用信号的接收产生了干扰,特别是当有用信号较弱时,噪声的影响就更为突出,严重时会使有用信号淹没在噪声之中而无法接收。噪声的种类很多。有的是从器件外部窜扰进来的,称为外部噪声；有的是器件内部产生的,称为内部噪声。本书只介绍内部噪声。

内部噪声源主要有电阻热噪声、晶体管噪声和场效应管噪声三种。2.8.1内部噪声的来源与特点

2.8.1.1电阻热噪声

电阻热噪声是由于电阻内部自由电子的热运动产生的。在运动中自由电子经常相互碰撞,因而其运动速度的大小和方向都是不规则的。温度越高,运动越剧烈。只有当温度下降到绝对零度时,运动才会停止。自由电子这种热运动在导体内形成非常微弱的电流,这种电流呈杂乱起伏的状态,称为起伏噪声电流。起伏噪声电流流过电阻本身就会在其两端产生起伏噪声电压。由于起伏噪声电压的变化是不规则的,其瞬时振幅和瞬时相位是随机的,所以无法计算其瞬时值。起伏噪声电压的平均值为零,噪声电压正是不规则地偏离此平均值而起伏变化。2.8.1内部噪声的来源与特点但是,起伏噪声的均方值是确定的,单位频带内的噪声电压均方值可表示为：或表示为噪声电流的均方值：2.8.1内部噪声的来源与特点串并联电阻的噪声：1、串联电阻的噪声：2、并联电阻的噪声：2.8.1内部噪声的来源与特点2.8.1内部噪声的来源与特点

2.8.1.2晶体管噪声晶体管噪声主要包括以下四部分。

１.热噪声构成晶体管的发射区、基区、集电区的体电阻和引线电阻均会产生热噪声,其中以基区体电阻rbb′的影响为主。

２.散弹噪声(散粒噪声)散弹噪声是晶体管的主要噪声源。它是由单位时间内通过ＰＮ结的载流子数目随机起伏而造成的。人们将这种现象比拟为靶场上大量射击时弹着点对靶中心的偏离,故称为散弹噪声。在本质上它与电阻热噪声类似,属于均匀频谱的白噪声。2.8.1内部噪声的来源与特点３.分配噪声在晶体管中,通过发射结的非平衡载流子大部分到达集电结,形成集电极电流,而小部分在基区内复合,形成基极电流。这两部分电流的分配比例是随机的,从而造成集电极电流在静态值上下起伏变化,产生噪声,这就是分配噪声。分配噪声实际上也是一种散弹噪声,但它的功率频谱密度是随频率变化的,频率越高,噪声越大。2.8.1内部噪声的来源与特点

４.闪烁噪声(1/f噪声)产生这种噪声的机理目前还不甚明了,一般认为是由于晶体管表面清洁处理不好或有缺陷造成的,其特点是频谱集中在约１kＨｚ以下的低频范围,且功率频谱密度随频率降低而增大。在高频工作时,可以忽略闪烁噪声。2.8.1内部噪声的来源与特点2.8.1.3天线热噪声天线等效电路由辐射电阻和电抗组成，即辐射电阻只表示天线接收或辐射信号功率，它不同于天线导体本身的电阻（天线导体本身电阻近似等于零。）所以，就天线本身而言，热噪声是非常小的。但是，天线周围的介质微粒处于热运动状态。这种热运动产生扰动的电磁波辐射（噪声功率），而这种扰动辐射被天线接收，然后又由天线辐射出去。当接收与辐射的噪声功率相等时，天线和周围介质处于热平衡状态，因此天线中存在噪声的作用。热平衡状态下，天线中热噪声电压为：2.8.1内部噪声的来源与特点若天线无方向性，且处于绝对温度为T的无界限均匀介质中，则2.8.2线性网络的噪声系数及计算1、噪声系数在电路某一指定点处的信号功率与噪声功率的比，称为信号噪声比，简称信噪比。用S/N表示，或。

放大器噪声系数是指，放大器输入端信号信噪比与输出端信号信噪比的比值，有用分贝表示为：2.8.2线性网络的噪声系数及计算若用功率增益描述噪声系数，则有：为放大器的功率增益。表示信号源内阻长城的噪声通过放大器放大后在输出端所产生的噪声功率，用表示。则上式可表示为：而，则有：必须注意，噪声系数仅适用于线性电路2.8.2线性网络的噪声系数及计算图

说明额定功率和额定功率增益的示意图2、额定功率和额定功率增益为了计算和测量的方便，噪声系数也可以用额定功率和额定功率增益来计算。（1）额定功率：额定功率是指信号源所能输出的最大功率。2.8.2线性网络的噪声系数及计算为了使信号源有最大输出功率，必须使放大器的输入电阻与信号源内阻相匹配，即：则有：额定输入噪声功率为：输出端同理。2.8.2线性网络的噪声系数及计算（2）额定功率增益额定功率增益是指放大器的输入端和输出端分别匹配时的功率增益，即：噪声系数为：

2.8.3噪声温度表示放大器内部噪声的另一种方法是将内部噪声这算到输入端，放大器本身则被认