接收机噪声系数和灵敏度课件

接收机噪声系数和灵敏度

一、接收机的噪声

内部噪声和外部噪声。

外部噪声：由雷达天线进入接收机的各种人为干扰、天电干扰、工业干扰、宇宙干扰和天线热噪声等，其中以天线热噪声影响最大，天线热噪声也是一种起伏噪声。

内部噪声：馈线、放电保护器、高频放大器或混频器等产生。二、常见的接收机噪声模型１、电阻热噪声２、天线噪声

1.电阻热噪声

————导体中自由电子的无规则热运动(热运动方向和速度不规则地变化)形成的噪声。根据奈奎斯特定律,电阻产生的起伏噪声电压均方值

k=1.38×10-23J/K,玻耳兹曼常数;T为电阻温度,以绝对温度(K)计量,对于室温17℃,T=T0=290K;R为电阻；Bn为测试设备的通带。

电阻热噪声的功率谱密度p(f)是表示噪声频谱分布的重要统计特性：

p(f)=4kTR

电阻热噪声的功率谱密度是与频率无关的常数。通常把功率谱密度为常数的噪声称为“白噪声”。

3.天线噪声

天线噪声是外部噪声,它包括天线的热噪声和宇宙噪声,前者是由天线周围介质微粒的热运动产生的噪声,后者是由太阳及银河星系产生的噪声,这种起伏噪声被天线吸收后进入接收机,就呈现为天线的热起伏噪声。三、噪声系数

噪声系数F有明确的物理意义:

它表示由于接收机内部噪声的影响,使接收机输出端的信噪比相对其输入端的信噪比变差的倍数。

噪声系数的定义一：

接收机输入端信噪比与输出端信噪比的比值。

根据定义,噪声系数可用下式表示:式中,Si为输入额定信号功率;Ni为输入额定噪声功率(Ni=kT0Bn);So为输出额定信号功率;No为输出额定噪声功率。

式中，Ga为接收机的额定功率增益，No为输出额定噪声功率，Ni为输入额定噪声功率。因此噪声系数的另一定义为:实际接收机输出的额定噪声功率No与“理想接收机”输出的额定噪声功率NiGa之比。

噪声系数的定义二：

假如接收机中没有内部噪声，称之为“理想接收机”，则其输出信噪比

与输入信噪比

相同，噪声系数F=1。理想接收机：

实际接收机的输出额定噪声功率No由两部分组成,其中一部分是NiGa(NiGa=kT0BnGa),另一部分是接收机内部噪声在输出端所呈现的额定噪声功率ΔN,即

No=NiGa+ΔN=kT0BnGa+ΔN

从上式可更明显地看出噪声系数与接收机内部噪声的关系,实际接收机总会有内部噪声(ΔN＞0),因此F＞1,只有当接收机是“理想接收机”时,才会有F=1。

噪声系数的定义三：

下面对噪声系数作几点说明:

①噪声系数只适用于接收机的线性电路和准线性电路,即检波器以前部分。②

为使噪声系数具有单值确定性,规定输入噪声以天线等效电阻RA在室温T0=290K时产生的热噪声为标准。

③噪声系数F是没有单位的数值,通常用分贝表示

F=10lgF(dB)

④噪声系数的概念与定义,可推广到任何无源或有源的四端网络。

四、接收机灵敏度

1、灵敏度：接收机的灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力。灵敏度用接收机输入端的最小可检测信号功率Simin来表示。接收机的灵敏度是受噪声电平的限制的。四、接收机灵敏度

噪声总是伴随着微弱信号同时出现,要能检测信号,微弱信号的功率应大于噪声功率或者可以和噪声功率相比。因此,灵敏度用接收机输入端的最小可检测信号功率Simin来表示。在噪声背景下检测目标,接收机输出端不仅要使信号放大到足够的数值,更重要的是使其输出信号噪声比So/No达到所需的数值。通常雷达终端检测信号的质量取决于信噪比。

通常,我们把(So/No)min称为“识别系数”,并用M表示,所以灵敏度又可以写成为了保证雷达检测系统发现目标的质量(如在虚警概率为10-6的条件下发现概率是50%或90%等),接收机的中频输出必须提供足够的信号噪声比,令So/No≥(So/No)min时，对应的接收机输入信号功率为最小可检测信号功率,即接收机实际灵敏度。

提高接收机的灵敏度的措施,即减少最小可检测信号功率Simin①降低接收机的总噪声系数F0——高增益、低噪声高放;②合理的选择Bn：接收机中频放大器采用匹配滤波器,以便得到白噪声背景下输出最大信号噪声比；③在保证整机性能的前提下,尽量减小M的数值。

如何提高接收机的灵敏度？3、临界灵敏度4、灵敏度的其它两种表示方法：（1）相对1mW的分贝数计值（2）简便计算公式Simin(dBmW)=-114