接收机热噪声参考资料.docx

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第6、8、9章作业参考答案
（此参考答案摘录了张露、林力、邹智翔、杨纯等同学的作业答案，特此声明）
尺N
弟八早
1、主要的固有噪声源有哪些？产生的原因、表达式和式中各项的意义是什么？
答：主要的固有噪声源有热噪声、散弹噪声、产生-复合噪声、1/f噪声和温度噪声等。下面
分类叙述：
(1)、热噪声。当某电阻处于环境温度高于绝对零度的条件下，内部杂乱无章的自由电子的
热运动将形成起伏变化的噪声电流，其大小与极性均在随机变化着，且长时间的平均值等于零。热噪声常用噪声电流的均方值I1表示，如下式：
式中R为所讨论元件的电阻值,
k为玻尔兹曼常数，T为电阻所处环境的绝对温度，Af为
所用测量系统的频带宽度。
(2)、散弹噪声
元器件中有直流电流通过时微观的随机起伏(如光电倍增管光阴极的电子发射，光伏器件中
穿过PN结的载流子涨落等)形成散弹噪声并叠加在直流电平上。散弹噪声的电流均方值为：
2_-
Insh=2qIf
式中q为电子电荷，I为流过电流的直流分量。散弹噪声与电路频率无关，是一种白噪声。
(3)、产生-复合噪声(g-r噪声)
光电到探测器因光(或热)激发产生载流子和载流子复合这两个随机性过程引起电流的随机
起伏，形成产生-符合噪声。该噪声的电流均方值为：
.24qI(/e)f
I二
1n222
1 4二f
式中I为流过光电导器件的平均电流，工为载流子的平均寿命，Te为载流子在光电导器件内电极间的平均漂移时间，，f为测量电路的带宽。产生符合噪声与频率f有关，不是白噪声。
但当4n2f2T2«1,即在低频条件下时，公式可简化为
In=4qI(/e)f
此时可认为它是近似的白噪声。
(4) 1/f噪声
1/f噪声又成为闪烁噪声，通常是由于元器件中存在局部缺陷或杂质而引起的。经验公式为:
I：=k1I:f/f：
式中K为元件固有参数，口为与元器件电流有关的常数，通常取为2;P为与元器件材料性质有关的系数，常取为1。1/f噪声的电流均方值与电路频率f近似成反比，因此不是白噪声。噪声功率谱集中在低频，因而又称为低频噪声。
(5)温度噪声
热敏器件因温度起伏引起的噪声称为温度噪声，用温度起伏的均方值表示：
△T；
4kT2f
Gq(12r2)
式中k是波尔兹曼常数，T是热敏器件的绝对温度，Gq为器件的热导。该噪声对热敏器件
的影响很大。
2、在室温27°C下10kG的电阻，当测试系统带宽为10Hz时，计算热噪声电压和电流的均方根值。(个别同学将均方值和均方根值弄混了)
答:
In2T
4kT.：f
R
41,3810030010(“A23
3=1.656父10，InT
10103
=4.0710-12(A)
E：t=4kTRAf=4m1,38m10/3m300m10m104=1.656x10」5,EnT=4.07M10”(V)
3、某探测器的灵敏度为100mA/lm,敏感面积为36mm2,暗电流为10uA,当入射光照度为100lx、测试系统带宽为100Hz时，求散粒噪声的均方值。
解：I=R=REA=1001003610”=0.36mA
Ip-IId=0.360.01-0.37mA
I2np=2qIpf=21.610,90.3710’100=1.18410，°(A2)
4、产生-复合噪声在什么条件下可视为白噪声？
答：产生-复合噪声的电流均方值方程为：
I2=4qI(/e)f
n14二2f22
当4H2f2?«1,即在低频条件下时，公式可简化为
2_
In=4qI(/飞)f
此时可认为它是近似的白噪声。
5、等效噪声带宽、等效噪声电阻、等效噪声温度的定义各是什么？
1F
答：等效噪声带宽是噪声量的一种等效表木形式，可定义为&=—iAp(f)D(f)df,式中&
Ap0
为等效噪声带宽，2(f)为放大器或网络的相对功率增益，Ap是放大器或网络功率增益的
最大值，D(f)为等效于网络输入端的归一化噪声功率谱。
等效噪声电阻是噪声量的一种等效表示形式，为了计算和分析的方便，把各种不同起因不同
类型的噪声用一个电阻的热噪声来等效。
等效噪声温度是噪声量的一种等效表示形式，将各噪声等效为放大器输入源电阻因等效升温
而附加的热噪声。
6****题6-6图放大器电路中Ri=20KJ,RL=1MQ,AV=10T=300KAF=10kHz,
放大器产生的输出噪声电压为2.88>d0,V,试求等效噪声电阻Req及其引起的
输入和输出噪声电压的均方根值0
解：由En2