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技術(shù)文章

頻譜分析儀噪聲特性

閱讀:1460          發(fā)布時間:2021-11-9

由于電阻的熱敏效應(yīng),任何設(shè)備均具有噪聲,頻譜分析儀亦不例外,頻譜分析儀的噪聲,本質(zhì)上是熱噪聲,屬于隨機性(Random),它能被放大與衰減,由于系隨機性信號,兩噪聲的結(jié)合只有相加而無法產(chǎn)生相減的效果。在頻帶范圍內(nèi)也相當(dāng)平坦,其頻寬遠(yuǎn)大于設(shè)備內(nèi)部電路的頻寬,檢測器檢知的噪聲值與設(shè)定的分辨率頻寬(RBW)有關(guān)。由于噪聲是隨機性迭加于信號功率上,因此顯示的噪聲準(zhǔn)位與分辨率頻寬成對數(shù)的關(guān)系,改變分辨率頻寬時噪聲隨之變化,噪聲改變量相關(guān)的數(shù)學(xué)式如下所示:

例如:頻寬從100kHz(BW1)調(diào)整到10kHz(BW2),則噪聲改變量為:

亦即降低噪聲量10dB (為原來的1/10),相對提高訊號與噪聲比10dB。由此可知,純粹要降低噪聲量,使用最窄寬度的頻寬將能達(dá)到目的。不論噪聲來之于外部或內(nèi)部產(chǎn)生,量測時均將影響信號振幅的準(zhǔn)確性,特別在低準(zhǔn)位信號時,更是如此,噪聲太大時,甚至掩蓋信號以致無法正確判斷信號的大小,影響量測質(zhì)量的兩種噪聲可概括為下列三大項:

⑴.產(chǎn)生于交換功能的數(shù)字電路、點火系統(tǒng)與DC 馬達(dá)脈沖噪聲,這類噪聲常見于EMI(Electromagnetic Interference)的討論領(lǐng)域里。

⑵. 隨機性噪聲來之于自然界或電路的電子移動,又稱之為KTBW (或稱熱敏)噪聲、Johnson 噪聲、寬帶噪聲或白氏(White)噪聲等,本書主要以熱敏噪聲為重點,數(shù)學(xué)式為:

Pn =kTBW ,⑸

其中:Pn =噪聲功率= 3.98*10?21 瓦/Hz 或-174dB/Hz

k=Boltzman 常數(shù),1.38*10?23 joule/oK

T=絕對溫度表示的常溫=290 oK

BW=系統(tǒng)的噪聲功率頻寬(Hz)。

在4MHz、75 Ω、290 oK 時的噪聲功率為-59.1dBm。由噪聲功率得知,信號頻寬降低,系統(tǒng)噪聲功率隨之降低,信號的質(zhì)量以信號噪聲比表示

(SNR;Signal-to-Noise Ratio),信號強度(單位為dBm)與系統(tǒng)噪聲功

率(單位為dBm)的相減值即為信號噪聲比,數(shù)學(xué)式為:

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