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(1)电阻产生的热噪声
物理器件中,载流子的随机运动,会产生热噪声。比如说阻值为R的电阻,其所在环境的温度为T(K),其内部电子的随机运动,在电阻两端会产生小的电压波动,这个电压波动的平均值为0,但是有一个非零的均方根值。
这个电压,由普朗克黑体辐射定律得到,这个公式对任何频率都有效,且与频率相关。
但是,在我们常规的频率和温度下,hf< 所以,一般情况下,上面的式子,可以简化为: 这个式子,就是我们用来推导噪声系数的源头。 (2) 噪声功率 当阻值为R的噪声电阻与阻值为R的负载电阻连接时,负载所获得的功率为: 在这里,电阻产生的热噪声功率与频率无关,噪声功率谱密度在不同频率处,保持恒定的值,所以是一种白噪声。 独立的白噪声源,可以看成是高斯分布的随机变量,所以这些独立噪声源之间的噪声功率是可以叠加的。 噪声功率可以线性叠加,是下面公式推导的一个前提条件。 (3) 等效噪声温度 前面的推导,是基于电阻的。 其实,还可以扩展到任何噪声源,只要其输出的噪声近似于白噪声。 比如说有一个噪声源,如上图所示,向内看到的电阻是R,输出的噪声功率为N0,那么就可以把它用等效噪声温度为Te的有噪电阻R来等效,而Te可以由下式得到。 因此,可以用等效噪声温度来对器件或系统进行表征。 比如说,增益为G的放大器的等效噪声温度为Te,即可以看成,其输入端有一个等效噪声源,其噪声功率为KTeB,然后经过一个无耗的增益为G的放大器,噪声输出功率为GKTeB。 了解这一点,下面的推导就很容易理解。 (4) 等效噪声温度与噪声系数之间关系 噪声系数,是衡量SNR的恶化程度,其定义为: 所以,对于上面框图,可以得到: 即器件的等效噪声温度,与器件的噪声系数之间的关系。 (5) 级联噪声系数公式的推导 结合前面的一些结论,就可以得到噪声系数的级联公式。 参考文献: [1] DAVID M.POZAR,Microwave Engineering 完结接收机课程吆喝处哈(已在平台上购买的同学,加我微信,领课件资料哈!) 想了解接收机的底层理论知识,可以选择这门课; 想了解ADS的系统仿真,可以选择这门课; 想了解SystemVue的系统仿真,可以选择这门课。 每个分指标的计算后面,都跟着一个仿真验证。所有指标都分配完了以后,还会有一个整体链路的仿真。 整体链路仿真,还分单音时候的验证+调制信号的验证;ADS仿完,再用SystemVue走一遍。 这些仿真步骤,该采用什么模板,各个参数该怎么设置,该用什么等价标准来判断,都是我花了很长时间探索,才联通起来的。 我觉得大概率是全网独一份,因为这些都是我结合软件自带的help文件和模板,再结合项目,一点一点探索出来的,有很多自己的想法在里面。 想报名的同学,可以海报底部扫码哈! ☜左右滑动查看更多 Slide for more photos