功率谱 等效噪声带宽.docx

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1、功率谱等效噪声带宽噪声系数噪声温度1 .噪声电压平均值：一1C1Vw力2 .噪声电压方均值(也是IQ电阻上的平均功率P)：P=T=JimqJ;匕2力=：S(f)dfT7JOJoS()为功率谱密度，单位为WHz.3 .噪声电压有效值：4 .电阻R热噪声的功率谱密度为：S=4KTR其中K为波尔茨曼常数1.381025JK,T(K)=TeC+273.5 .品质因数为。谐振电阻为Rp,等效噪声带宽为4A的谐振电路，噪声电压的方均值：彳=limlJu；力=J：S(f)df=4KTRM明显谐振回路实际电阻上的噪声电压方均值为：FRV2T4K7M4Q/Mt=/6 .四端口网络，电压传输系数为A(),输入噪声

2、功率谱密度为S/),则输出噪声功率谱密度为：So(f)=A2(f)-Si(f)7 .等效噪声带宽A由噪声功率相等有由于输入噪声功率谱密度匀称Sj(),故有p(Wfna2()相应的输出噪声电压方均值：*=SvO)NtI=*5)SeW,可以证明，对于带宽为2A4?的谐振回路，其等效噪声带宽为(2,7)8.噪声系数噪声系数为输入信噪比(信号功率与噪声功率之比)&与输出信噪比区的比值:PNP”,F二输入端信噪比=%/匕二匕叱二E凡二匕，输出端信噪比PJPnoPniPsoPniGpPsiPlliGp其中Gp=匕/匕为功率增益。7(d)=10lgAL附：关于dB定义dBu就是以IUV为基准的电压分贝(dB

3、)表示。计算公式是：G=,201og(Vo/Vi)(Vi即为IuV)ImV表示60dBuodBm是以ImW为基准的功率分贝(dB)表示。表示公式是：G=,lOlog(P/Pm)(Pm即为ImW)0.0ImW即为-2OdBm。分贝的定义分以下三种状况：1.2.1 对电压和与电压呈线性关系的参数的表达电压和与电压呈线性关系的参数，这里权且简称为电压型参数，以为表示，以X表示其单位。以IX为基准值，则A的电平单位为称分贝X,代号为dBx,计算公式为A(dBx)=201gIxA可以是电压(电动势、端电压)、电场强度和天线系数，X可以是V、mV、V,V/m、mVmVm和m等，对应的电平单位分别为dBV、

4、dBmV.dBV,dBV/m、dBmV/m、dBVm(常记为dB)和dBm等。同类电压型电平单位(天线系数除外)词头之间的转换公式为dBx=dBmx+6O=dBxl20dBmx=dBx6O1.2.2 对功率和与功率呈线性关系的参数的表达功率和与功率呈线性关系的参数，这里权且简称为功率型参数，以B表示，以X表示其单位。以1y为基准值，则B的电平单位称分贝y,代号为dBy,计算公式为8（dB），）=IoIg丝上IyB可以是功率或功率密度，y可以是w、mW、W,WmmWcmWcm2PW/m?等，对应的电平单位分别为dBW、dBmW（常记为dBm）、dBW,dBWmdBmWcm2dBWcm2dBpW/

5、n?等。同类功率型电平单位词头之间的转换公式为dBy=dBmy+30=dBy+60dBmy=dBy30123对功率倍数的表达以P1表示输入功率、辐射功率、载波功率（对应的电压有效值为U1,电流有效值为Il）,P2表示输出功率、接收功率、杂散辐射/邻道功率（对应的电压有效值为U2,电流有效值为12）,仍以y表示Pl、P2的单位，则传输增益G或传输损耗L的分贝表达式为：G或L（dBy）=IOIg需=201g笔=201g这里的y可以是w、mW、WKW、MW等，Pl（U1、I1）与P2（U2、I2）的单位应全都，G和L的单位为dB杂散辐射相对于载波功率的电平P杂散辐射和邻道功率相对于载波功率的电平P邻

6、道功率，其值为负数，单位一般记为dBC（英文Carrier有“载波”之意），表达式为：P杂散辐射（或P邻道功率）（dBC）=IOlgE型PKy）特殊地，当Ul表示接收机的可用灵敏度,U2分别表示接收机输入比可用灵敏度高3dB的有用信号而使输出信纳比降回到12dB的相邻波道上无用信号电压和落入有用信号工作频率的二信号三阶互调的组合频率的电压（两条频率的电压应相等）时，两电压倍数的分贝值分别表示接收机的邻道选择性P邻道选择和互调抗扰性P互调抗扰，其值为正数，单位一般记为dBr（英文relative有“相对的”之意），表达式为：P邻道选择（或P互调抗扰）（ClBr）=20IgUl（y）此外，天线增益

7、和噪声系数也可归入此类，详见第6节。2射频电压射频电压一般指电台、仪器射频级和天线系统中所讨论频率上信号的电压幅度,按检波方式,可分为平均值（AV）电压、均方根值（RMS）电压、峰值（PEAK）电压等，以下简称为电压。习惯上,信号发生器和接收天线输出端的开路电压称为电动势，以ein表示；而当其接上负载（如通信接收机、场强仪、测试接收机、频谱分析仪、综合测试仪的收信端等，下面统称为接收设施,以及假负载）后,其输出端和所接负载输入端的电压称为端电压，以Vin表示。电压的线性单位通常有V、mV、V,对应的电平单位分别为dBV、dBmV,dBV.不同词头的电压单位间的换算可采用（3）、（4）两式。为区

8、分电动势与端电压，通常在电动势单位后加（e.m.f.）或（EMF）,而在端电压单位后加（Ce）或不加注明。当信号发生器或接收天线输出端的阻抗与负载阻抗匹配时，电动势为端电压的2倍，即ein(V)=2Vin(V)(12)ein(dBV)=Vin(dBV)+6.02(13)其它参数到接收功率的转换公式有Pr(dBm)=Vin(dBV)-F(dB)(14)上式中F为折算系数，F(dB)=90+101gR,R为接收设施的输入阻抗。当阻抗为50C时，F=106.99dB,当阻抗为75C时，F=108.75dB。E(dBVm)=Vin(dBV)K(dBm1)(15)S(dBWm2)=Vin(dBV)+K(

9、dBmj)-25.76(16)式中K为天线系数，详见第7节。3射频功率射频功率一般指电台、仪器射频级和天线系统中所讨论频率上信号在一个特定的射频周期内输出到负载上的的功率算术平均值，以下简称为功率。分为峰包功率、平均功率、载波功率等。习惯上，以P表示。功率的线性单位通常有W、mW、W,对应的电平单位分别为dBW、dBmW(常记为dBm).dBWo不同词头的功率单位间的换算可采用(7)、(8)两式。放射功率一般用Pt(英文transmit有“放射”之意)表示，接收功率一般用Pr(英文receive有“接收之意)表示。接收功率与其它参数的转换公式为Vin(dBV)=Pr(dBm)+F(dB)(17

10、)E(dBVm)=Pr(dBm)+F(dB)+K(dBm-1)(18)S(dBWm2)=Pr(dBm)F(dB)+K(dBm1)-25.76(19)4电场强度电场强度是长度为1米(m)的天线所感应的电压，简称场强，习惯上以E表示。场强的线性单位通常有V/m、mV/m、V/m,对应的电平单位分别为dBV/m、dBmV/m、dBVm(常记为dB)o不同词头的场强单位间的换算可采用(3)、(4)两式。场强与其它参数间的折算公式有Vin(dBV)=E(dBVm)-K(dBm-D(20)Pr(dBm)=E(dBVm)F(dB)-K(dBm1)(21)S(dBWm2)=E(dBVm)-25.76(22)S

11、(dBWcm2)=E(dBVm)-125.76(23)5功率通量密度功率通量密度是电波入射到单位面积上的辐射功率，简称功率密度，通常以S表示。平均功率密度是电波入射到单位面积上的平均辐射功率。功率密度的线性单位通常有W/n?、mWcm2.WcmpWm2,对应的电平单位分别为dBWmdBmW/cm?、dBWcmdBpW?等。功率密度单位间的换算，面积单位相同的可采用(7)、(8)两式。面积单位不同的换算公式为S(Wm2)=100S(Wcm2)(24)S(dBWm2)=S(dBWcm2)+4025)功率密度与场强间线性值的折算公式为S(Wm2)=E2(Vm)/120(26)S(Wcm2)=E2(V

12、m)/(1201010)(27)功率通量密度与其它参数的转换公式为E(dBVm)=S(dBW/m2)+25.76(28)E(dBVm)=S(dBWcm2)+125.76(29)Vin(dBV)=S(dBWm2)-K(dBm1)25.76(30)Pr(dBm)=S(dBWm2)-F(dB)-K(dBm,)+25.76(31)6天线功率增益天线在某方向上的辐射强度(每单位立体角内天线所辐射的功率)与天线从其信号源所得净功率的比值的4倍称为天线在该方向上的功率增益，简称天线增益。天线增益的最大值称为天线峰值功率增益2。通常所说的天线增益便指的是天线峰值功率增益，而对非峰值功率增益经常指明是某方向上的

13、增益。对通常所说的天线增益，有一个更常见的相对于标准天线的定义：被讨论天线在最大辐射方向的辐射强度与和被讨论天线具有同等输入功率的标准天线在同一点所产生的最大辐射强度之比3。精确地说，这种定义下的天线增益应称为天线的相对增益。当以抱负的各向同性辐射器(或称点源辐射器、无方向性天线)为标准天线时，相对增益的定义与前述峰值功率增益的定义是等价的。放射天线增益一般用Gl表示，接收天线增益一般用Gr表示。天线增益的线性单位为倍，以各向同性辐射器为标准天线的增益称肯定增益或无方向增益，其分贝单位为dB或dBi(英文isotropic意思是“各向同性的”),以半波振子天线为标准天线的分贝单位为dBd(英文

14、dipole和doublet均有“对称振子”、“偶极”之意)，两者的转换公式为G(相对于各向同性天线的倍数)=1.64G(相对于半波振子天线的倍数)(32)G(dBi)=G(dBd)2.15(33)7天线系数天线系数是天线所在点的场强与负载阻抗匹配状况下天线(或包括电缆的天线)输出端电压之比，常用K或Ke表示(本文用K表示)，单位为mL分贝表示为dBm(天线系数的单位中m为长度单位米的符号)，即K(加) =E(Vm)Vin (/V)(34)K(dBm-I)=E(dBVm)-Vin(dBV)(35)文献3规定，天线系数包括天线的有效高度、变换器的损耗、电缆的损耗以及电缆与接收机之间的失配损耗等，而文献4称天线系数通常不含电缆损耗。本文以文献3为准。天线系数与天线增益的转换公式为K(dBm,)=201gf(MHZ)-Gr(dBd)+br-31.92(36)式中br为电缆损耗，假如天线增益Gr中已包含电缆损耗，则应去掉此项。此外，假如需要加长已知天线系数的天线的电缆，那么，实际的K值应加上加长电缆的损耗。8噪声系数噪声系数是接收机或有源器件输入信噪功率比与输出信噪功率比之比。线性值用Fn表示,无量纲；分贝值用NF表示，有的文献称分贝表示的噪声系数为噪声指数。Fn=1Te/TO其中Te为输入等效噪声温度，TO为规定室温29()K。NF(JB)=IOlgFn