噪聲控制與應(yīng)用

噪聲控制與應(yīng)用第1頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月噪聲來(lái)源熱噪聲太陽(yáng)輻射宇宙輻射其他電火花、電磁泄漏、電磁輻射等（注：除了熱噪聲外，其他的噪聲在一定條件下是可以認(rèn)為消除的）第2頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱噪聲電子熱運(yùn)動(dòng)造成分析和實(shí)驗(yàn)表明阻值為R的電阻兩端所呈現(xiàn)的熱噪聲電壓呈高斯分布，其均值為0，方差為，其單邊功率譜密度為第3頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱噪聲功率譜密度其中T為物體的絕對(duì)溫度；h為普朗克常數(shù)，6.6254×10-34(J.s)k為玻爾茨曼常數(shù)，1.38054×10－23（J/K）

第4頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月輸出噪聲功率譜密度匹配輸出噪聲功率譜密度為N(f)/4R第5頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第6頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大部分溫度和頻帶下290kN0＝-174dBm/Hz

第7頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月等效噪聲溫度Te信號(hào)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，除了輸入端的噪聲經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)，另外網(wǎng)絡(luò)本身也產(chǎn)生熱噪聲，因此輸出端的熱噪聲變多了。將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲在輸入端等效成一個(gè)具有一定溫度的熱噪聲通過(guò)無(wú)噪的網(wǎng)絡(luò)，該等效溫度即為等效噪聲溫度。等效噪聲溫度表示了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部噪聲情況。設(shè)內(nèi)部產(chǎn)生噪聲功率為，，其中G為網(wǎng)絡(luò)增益。通常無(wú)源網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)計(jì)算各電阻在工作溫度下產(chǎn)生的噪聲，然后根據(jù)電路等效得到輸出的噪聲功率，但是對(duì)于有源網(wǎng)絡(luò)的噪聲分析就復(fù)雜多了。第8頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月噪聲系數(shù)F噪聲系數(shù)F=(S/N)i/(S/N)o

F的定義是：若一個(gè)電阻與線性網(wǎng)絡(luò)匹配連接，當(dāng)該電阻處于室溫（290K）下，輸入信噪比與輸出信噪比的比值。（注：當(dāng)匹配電阻不在常溫下時(shí)，不能使用噪聲系數(shù)，而應(yīng)該使用等效噪溫）

第9頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月噪聲系數(shù)F與等效噪溫Te的關(guān)系表示了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部噪聲的情況第10頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪溫計(jì)算公式其中Tei是第i級(jí)網(wǎng)絡(luò)的等效噪溫，Gi是第i級(jí)網(wǎng)絡(luò)的增益思考：換成噪聲系數(shù)的表示形式？第11頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月天線等效噪溫Ta天線噪聲通過(guò)饋線進(jìn)入接收機(jī)，當(dāng)饋線損耗足夠小、接收機(jī)采用了LNA后，天線噪聲就限制了接收系統(tǒng)噪聲的進(jìn)一步降低。

天線噪溫的定義為

Ta＝Pa/kB其中Pa是在B帶寬內(nèi)天線在匹配情況下所接收到的噪聲功率，該噪聲功率來(lái)源與熱噪聲不同，它可以是（1）

天線固有的電阻特性損耗引起的噪聲（2）

太陽(yáng)系噪聲該部分噪聲與太陽(yáng)活動(dòng)、天線仰角、方向等均有關(guān)系（3）

宇宙噪聲（4）

大氣噪聲及降雨噪聲（5）地面噪聲

典型值：12GHz,線極化,1.8m天線，仰角為30度以上時(shí)等效噪溫為30K4GHz，圓極化，30m天線，仰角大于30度時(shí)等效噪溫約為22K。

第12頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月饋線的噪聲系數(shù)在匹配的情況下，饋線的噪聲系數(shù)為F=L其中，L是饋線損耗（功率）第13頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月衛(wèi)星通信中的等效噪溫以衛(wèi)星通信接收機(jī)的輸入端作為參考點(diǎn)

Te=Ta/L+(1-1/L)Tk+Ter這里Ta是天線等效噪溫L是饋線損耗Tk是饋線環(huán)境溫度Ter是接收機(jī)等效噪溫以饋線輸入點(diǎn)作為參考點(diǎn)的等效噪溫為Te=Ta+(L-1)Tk+Lter可以看到如果要減小衛(wèi)星系統(tǒng)的等效噪溫，需要減小L和Ter。

第14頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月典型的Ter國(guó)際上LNA性能大致如下：4GHz，氦制冷參量放大器，其T為15K左右，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜；熱電制冷的參量放大器，35－40K，增益大于60dB，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此得到廣泛應(yīng)用；熱電制冷的場(chǎng)效應(yīng)管放大器，79－90K，很有發(fā)展前途隧道二極管放大器及晶體管放大器，500K以上12GHz段低溫參量放大器，45K常溫參量放大器150K以上