通信电子电路笫笫33章章高频放大器高频放大器第3章3.1引言3.2晶体管高频小信号等效电路和参数3.3高频小信号宽带放大器3.4放大器的噪声3.5宽带功率放大器1李晨制作通信电子电路3.4放大器的噪声第3章3.4.1电阻的热噪声3.4.2电子器件的噪声（*）3.4.3噪声系数3.4.4级联网络的噪声3.4.5接收机的灵敏度与最小可检测信号3.4.6噪声温度3.4.7低噪声放大器的设计2李晨制作通信电子电路3.4放大器的噪声概述第3章放大器最主要的指标就是放大倍数，也就是其将微弱信号增强的能力。但从使用的角度来看，是否只要能得到足够强的输出信号就能满足要求了？回答是否定的。在绝大多数情况下，我们关心的不仅仅只是信号的强度，而是信号与噪声相比的相对强度。从提高通信的可靠性的角度来看，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。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。放大器输出端的噪声信号来源可分为两类，一类是在输入端加入的噪声，它和信号得到相同倍数的放大；另一类是放大器内部产生的，它的大小是放大器性能好坏的重要指标。3李晨制作通信电子电路3.4.1电阻的热噪声第3章（1）电阻热噪声的主要特性vtƒ电阻热噪声产生机理：n()•自由电子的无规则热运动。0•自由电子与晶格碰撞，产生持t续时间10τ=−13~14−10s的电脉冲。•电阻热噪声是无数个电脉冲叠加的结果。ƒ噪声的计量：1T•在一个相当长的观测时间内，噪声t=limvv()dtnn∫0电流(或电压)的平均值趋于零。T→∞TT12•噪声功率P则趋于一有限值。Pn=vn()tdtnT∫02•噪声功率也用噪声电压方均值vTn212•表示。（单位电阻1Ω）vn=limvn()tdtT→∞T∫04李晨制作通信电子电路（1）电阻热噪声的主要特性（续）第3章电阻热噪声的功率谱密度：4kTRƒW()f=•电阻热噪声的功率谱密度W()f，vfv1+(2)或噪声电压功率谱密度，α单位是W/Hz。k=1.38×10-23J/KW(vf)=4kTR1314W(f)2•右式，α10=~10为自由电子i|H(ω)|WO(f)每秒钟的碰撞次数。事实上，由于通信系统的实际工作频率f<<α，故右上式也常简化右下式为：•电阻器单位频带噪声功率在很宽fωf的频率范围内均为一恒定值4kTR故类比光学中的白色光功率谱在Wi(f)H(ω)WO(f)可见光频段内均匀分布的特点，命名这种噪声为“白噪声”。2Wo(f)=H(jf)Wv(f)•在有效频带内，功率谱分布不均匀的噪声称为“有色噪声”。白噪声通过有限频带网络后，变成了有色噪声。5李晨制作通信电子电路（2）电阻的噪声等效电路第3章1T从时域角度得到：22vn=limvn()tdtT→∞T∫0从频域角度得到：W(vf)=4kTR∞vW2=fH()jf2df4RKTΔfnv∫()=Δf0f;Hj=1∫()RR0无噪）无噪）R等效为((或(有噪）2Wv()fvnR1Rv2=v2+2v(有噪）(无噪）nn12n=4KTRΔfR2等效为2vn(有噪）RRR=1+2思考题：若两个电阻不是处于同一温度，如何等效？P1206李晨制作通信电子电路（3）等效噪声频带与半功率点频带第3章例：RC并联电路如图，求端口噪声电压均方值。R2W()f2RCvCvnvn理想网络解：将有噪电阻表示为噪声串联等效电路，如图所示。1则无噪电阻RC与一理H()ωj=想网络，其传递函数为：1+(ωCR2)∞∞211则得：vWfHjdf2==()(ω)4kTRdf2πCnv∫∫002πC1(+ωCR)2414kT∞kT∞4kTπkTdx===arctanx=∫020ωCR=x21πππCx+2C22CC7李晨制作通信电子电路（3）等效噪声频带与半功率点频带（续）第3章ƒRC并联网络等效噪声带宽BWn：∞2kT比较：vWfHjdf2==()(ω)vf2=4kTRΔnv∫0n1CBW=nΔf=4RC1并联网络半功率点带宽：BW=ƒRCBW2πRCWv()f21Hj()ω=2ƒBWn实际是传递函数曲线下面1(+ωCR)的面积，其值稍大于网络的半功率点通频带BW。ƒ右图所示BW和BWn之间的关系。由图可知，宽度为BWn的矩形面积与