微弱信号检测学 第2章 放大器的噪声与屏蔽接地技术
微弱信号检测放大的原理及应用
《微弱信号检测与放大》摘要：微弱信号常常被混杂在大量的噪音中,改善信噪比就是对其检测的目的，从而恢复信号的幅度。
因为信号具备周期性、相关性,而噪声具有随机性，所以采用相关检测技术时可以把信号中的噪声给排除掉。
在微弱信号检测程中，一般是通过一定的传感器将许多非电量的微小变化变换成电信号来进行放大再显示和记录的。
由于这些微小变化通过传感器转变成的电信号也十分微弱，可能是VV甚至V或更少。
对于这些弱信号的检测时，噪声是其主要干扰，它无处不在。
微弱信号检测的目的是利用电子学的、信息论的和物理学的方法分析噪声的原因及其统计规律研究被检测量信号的特点及其相干性利用现代电子技术实现理论方法过程，从而将混杂在背景噪音中的信号检测出来。
关键词：微弱信号；检测；放大；噪声1前言测量技术中的一个综合性的技术分支就是微弱信号检测放大，它利用电子学、信息论和物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特征和相关性，检出并恢复被背景噪声掩盖的微弱信号。
这门技术研究的重点是如何从强噪声中提取有用信号，从而探索采用新技术和新方法来提高检测输出信号的信噪比。
微弱信号检测放大目前在理论方面重点研究的内容有：a.噪声理论和模型及噪声的克服途径；b.应用功率谱方法解决单次信号的捕获；c.少量积累平均，极大改善信噪比的方法；d.快速瞬变的处理；e.对低占空比信号的再现；f.测量时间减少及随机信号的平均；g.改善传感器的噪声特性；h.模拟锁相量化与数字平均技术结合。
2.微弱信号检测放大的原理微弱信号检测技术就是研究噪声与信号的不同特性，根据噪声与信号的这些特性来拟定检测方法，达到从噪声中检测信号的目的。
微弱信号检测放大的关键在于抑制噪声恢复、增强和提取有用信号即提高其信噪改善比SNIR。
根据下式信噪改善比（SNIR）定义即输出信噪比（S/N）0与输入信噪比（S/N）i之比。
（SNIR）越大即表示处理噪声的能力越强，检测的水平越高。
微弱信号检测学习总结分析研究方案
微弱信号检测学习总结报告1本课程地基本构成本课程目录：第1章微弱信号检测与随机噪声第2章放大器地噪声源和噪声特性第3章干扰噪声及其抑制第4章锁定放大第5章取样积分与数字式平均第6章相关检测第7章自适应噪声抵消本课程分为七章：第一章主要介绍随机噪声地统计特性，是后续各章地理论基础.第二章主要介绍电路内部固有噪声源及其特性，对各种有源器件地噪声性能进行分析，并阐述低噪声放大器设计中需要考虑地几个问题.b5E2RGbCAP 第三章介绍干扰噪声地来源、特点及各种耦合途径，并详细介绍屏蔽和接地对于各种干扰噪声地抑制作用，以及其他一些常用地抗干扰措施和微弱信号检测电路设计原则.plEanqFDPw第四~七章分别为锁定放大、取样积分与数字式平均、相关检测、自适应噪声抵消，分别介绍这几种方法地理论基础、设计实现以及一些应用实例.DXDiTa9E3d 因此本课程（微弱信号检测）基本构成：微弱信号检测与随机噪声，放大器地噪声源和噪声特性、干扰噪声及其抑制、锁定放大、取样积分与数字式平均、相关检测、自适应噪声抵消.RTCrpUDGiT2本课程研究地基本问题微弱信号是相对背景噪声而言地，其信号幅度地绝对值很小、信噪比很低（远小于1）地一类信号.如果采用一般地信号检测技术，那么会产生很大地测量误差，甚至完全不能检测.微弱信号检测地主要目地是提高信噪比.微弱信号检测是测量技术中地一个综合性地技术分支，它利用电子学、信息论和物理学地方法，分析噪声产生地原因和规律，研究被测信号地特征和相关性，检出并恢复被背景噪声掩盖地微弱信号.微弱信号检测技术研究地重点是：如何从强噪声中提取有用信号，探索采用新技术和新方法来提高检测系统输出信号地信噪比.5PCzVD7HxA 本课程（微弱信号检测）研究噪声地来源和统计特性，分析噪声产生地原因和规律，运用电子学和信号处理方法检测被噪声覆盖地微弱信号，并介绍几种行之有效地微弱信号检测方法和技术.jLBHrnAlLg3学习本课程（微弱信号检测）后了解、掌握了哪些内容通过对微弱信号这门课程地学习，我掌握地内容主要有以下几个方面：（1） 了解了常规小信号检测地手段和方法，即滤波、调制放大与解调、零位法、 反馈补偿法.（2） 掌握了随机噪声及其统计特征.① 随机信号地概率密度函数对于连续取值地随机噪声，概率密度函数（PDF ）P （x ）表示地是噪声电压x（ t ） 在t 时刻取值为x 地概率.对于所有x 都有p x _0.t 时刻噪声电压取值在a 与b 之间地概率为XHAQX74J0Xbpax"p x dxa 而且二 p x dx = 1一种重要地概率密度函数是正态分布概率密度函数，又称为高斯分布，自然 发生地许多随机量属于高斯分布.另一种重要地概率密度函数是均匀分布概率密 度函数丄DAYtRyKfE② 随机噪声地均值、方差和均方值均值♦二E xt = ；xt p x dx2 - .2 2万差 二x =E |L x t y = . j t —X p x dx均方差 x 2 = E x （打=x ） t （ p x dx③ 随机噪声地相关函数自相关函数Rx • = E_ x t x-t ④ 随机噪声地功率谱密度函数及其特点（3） 了解了几种常见地随机噪声及其统计特征：白噪声、限带白噪声、窄带白 噪声.（4）掌握了放大器地噪声源和噪声特性及其抑制方法，了解了低噪声放大器地 设计.① 放大器地噪声源电子系统内部地固有噪声源，例如电阻地热噪声、阻容并联电路地热噪声、PN 结地散弹噪声、l/f 噪声、爆裂噪声等.Zzz6ZB2Ltk外部干扰噪声，干扰噪声种类很多，它可能是电噪声，通过电场、磁场、电互相关函数Rx .二 E_ y t x-t功率谱密度函数磁场或直接地电气连接藕合到敏感地检测电路•这些都是电磁兼容性所涉及地领域；干扰噪声地本源也可能是机械性地，例如，通过压电效应.机械振动会导致电噪声；甚至温度地随机波动也可能导致随机地热电势噪声.dvzfvkwMIl②放大器地噪声特性放大器地等效输入噪声与信号源内阻地关系如下：③噪声抑制方法A消除或削弱干扰源；B设法使检测电路对干扰噪声不敏感；C使噪声传输通道地耦合作用最小化•（6）了解了一些微弱信号检测地方法和技术，比如锁相放大，取样积分，相关检测，自适应噪声抵消等•4为了达到对微弱信号地检测，在具体技术方面需要解决哪些问题（1）锁定放大器应用锁定放大器（LIA）是微弱信号检测地重要手段，已经被广泛应用于物理、化学、生物医学、天文、通信、电子技术等领域地研究毛作中.rqyn14ZNXI 在锁定放大器应用中需要考虑下列几个问题：1） LIA地功能相当于一种抑制噪声能力很强地交流电压表，其输人是正弦波或方波交流信号，输出是正比于输人波形幅值地直流信号.如果被测信号不是交流信号，则需要用调制或斩波地方式将其变换成交流信号.EmxvxOtOc。
微弱信号检测 微弱信号锁定放大器噪声抑制
微弱信号锁定放大器噪声抑制摘要: 检测微弱信号最有效的技术就是锁定放大技术, 当噪声为有色噪声或噪声频率等于被测微弱信号的频率或奇数倍时, 传统的锁定放大器技术不能进行有效地抑制或消除。
针对有色噪声的抑制和消除, 提出了跳频、跳时锁定放大技术; 针对抑制和消除与信号同频的噪声, 提出了移相调制锁定放大技术; 针对抑制和消除与频率为信号频率奇数倍的噪声,提出了奇次倍频同步调制锁定放大技术; 并给出了相关的实现方法。
关键词: 微弱信号、锁定放大器、噪声、跳频、跳时、移相、倍频、调制、相敏检测0.引言:锁定放大器(Lock2in amplifier ,LIA) 自1962 年问世以来, 在微弱信号检测方面显示出优异的性能,在科学研究的各个领域得到了广泛的应用, 推动了物理, 化学, 电化学, 生物, 医学, 地震, 海洋,天文等领域的科学与技术的发展。
锁定放大器的基本原理是被测信号X ( t ) 由参考脉冲信号R (t ) 触发同步产生, 经放大和带通滤波器BPF 滤波, 由相敏检测器PSD 对被测信号进行提取, 然后经低通滤波器LPF 滤除交流分量, 得到与被测信号幅值和相位有关的信号输出。
为了得到单纯被测信号幅值输出信号, 可采用正交相敏检测, 即同时用两个相敏检测器, 被放大和带通滤波后的信号同时进入两个相敏检测器, 每个相敏检测器的参考信号相位相90°, 每个相敏检测器的输出分别经低通滤波器输出, 这样分别得到信号幅值的正弦和余弦直流分量, 这两个信号输出平方之和的平方根即是信号幅值。
相敏检测器可以采用模拟乘法器实现, 但模拟乘法器在实际锁定放大器中较少使用, 绝大多数采用开关调制法进行相敏检测, 即含有噪声的被测信号在参考信号(50 %占空比) 方波的控制下进行极性变换。
当参考信号为1 时, 被测信号直接输出;当参考信号为0 时, 被测信号反相输出。
当噪声为有色噪声, 或噪声与被测信号同频,或噪声频率为被测信号频率的奇数倍, 传统的锁定放大器仍无法有效抑制或消除此类噪声。
微弱荧光信号检测放大器的低噪声设计
４６在许多仪器中需要对微弱荧光信号进行检测，荧光信号接收器一般由荧光信号传感器和荧光信号检测电路组成，既有外部噪声的干扰，又有内部噪声的影响。
可选用的荧光信号传感器有：ＣＣＤ成像系统、光电池、光电二极管、雪崩二极管和光电倍增管（ＰＭＴ）等。
ＰＭＴ性能最好但价格最贵，光电二极管比较便宜，体积小巧，在各种仪器中得到了日益广泛的应用。
由于荧光信号比较微弱，因此设法降低荧光信号接收器的噪声是成功设计的关键。
１光电二极管的两种模式工作［１］光电二极管和运放之间可以接成Ｉ－Ｖ变换电路形式（跨阻放大器），如图１ａ和１ｂ，输出电压均为ＶＯ＝ＩＰ・ＲＦ。
光电二极管可以两种模式工作，一是零偏置工作（光伏模式，如图１ａ），二是反偏置工作（光导模式，如图１ｂ）。
在光伏模式（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）时，增益较小，光电二极管可非常精确地线性工作；而在光导模式（Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）时，增益较高，光电二极管可实现较高的切换速度，但要牺牲线性性。
在反偏置条件下，即使无光照，仍有一个很小的电流，叫做暗电流（无照电流）。
在零偏置时则没有暗电流，这时二极管噪声基本上是反馈电阻ＲＦ产生的热噪声。
在反偏置时，由于导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。
在设计光电二极管过程中，通常是针对光伏或光导两种模式之一进行最优化设计的，而不是设计一种适用两种模式的且最优化的电路。
２荧光信号接收器噪声分析［１］， ［４］上面谈到的噪声仅是二极管自身的噪声。
图１中无论那种模式，整个接收器电路的噪声由三部分组成：（１）光电二极管的噪声（光伏模式仅热噪声，光导模式为热噪声与光电流产生的散粒噪声之和）；（２）反馈电阻Ｒｆ上产生的噪声；（３）放大器的噪声。
微弱荧光信号检测放大器的低噪声设计 王慧锋１ 陈晞２ 张芹３（１华东理工大学信息科学与工程学院自动化系 上海 ２００２３７，２上海精密科学仪器有限公司 上海２０００３０，３上海三科仪器有限公司 上海２０００３０）摘要 本文对采用光电二极管的荧光信号接收电路的工作模式和噪声进行了分析。
《微弱信号检测》教学大纲
《微弱信号检测技术与应用》教学大纲课程名称：微弱信号检测技术与应用 Weak Signal Detection Technology and application 课程编码：036002学分：3分总学时：48学时理论学时：40学时实验学时：8学时适应专业：测控技术与仪器本科专业先修课程：电路分析基础、数字电子技术、模拟电子技术、单片机与嵌入式系统执笔人：孙士平审订人：熊晓东一、课程的性质、目的与任务本课程从应用角度出发介绍微弱信号检测的理论、方法和仪器，是测控技术与仪器本科专业的选修课。
本课程使学生了解微弱信号检测技术的发展历程、发展方向和微弱信号检测技术的运用领域，使学生理解微弱信号检测仪器的工作原理，使学生掌握微弱信号及其相关的基本概念以及微弱信号检测的一般方法。
二、教学内容、基本要求与学时分配第一章绪论主要内容：1、噪声、干扰与微弱信号的概念2、微弱信号检测的意义、发展历程和发展方向3、微弱信号检测的基本方法基本要求：了解微弱信号检测技术的发展历程和发展方向理解噪声、干扰与微弱信号的基本概念初步掌握微弱信号检测的基本方法学时分配： 4学时第二章噪声、低噪声前置放大和屏蔽接地技术主要内容：1、噪声概述⑴与噪声相关的的几个基本概念噪声与干扰噪声的统计特性随机噪声的功率谱密度及相关函数放大器或线性网络的噪声带宽信噪比、信噪改善比与噪声系数⑵电子元器件的噪声2、低噪声前置放大技术⑴低噪声前置放大器的等效噪声模型⑵低噪声前置放大器的设计3、微弱信号检测系统的屏蔽与接地技术基本要求：了解电子元器件噪声的产生机理；了解低噪声前置放大器的设计方法；了解系统的屏蔽与接地技术。
理解与噪声相关的几个基本概念。
掌握低噪声前置放大器的等效噪声模型。
学时分配： 4 学时第三章周期性微弱信号检测方法主要内容：1、同步积分器2、门积分器3、旋转电容滤波器4、相关器5、数字式相关器6、数字式信号平均器基本要求：了解同步积分器、门积分器、旋转电容滤波器、模拟相关器的数学推导方法。
微弱信号检测
第一章绪论1.1弱信号检测的发展随着科学技术的发展，被噪声掩盖的各种微弱信号的检测（如弱光小位移微振动微应变微温差低电平电压等）越来越受到人们的重视，因而逐渐形成微弱信号检测（Weak Signal Detection，简称WSD）这门新兴的分支技术学科，应用范围遍及光电磁声热生物力学地质环保医学激光材料等领域。
近30年来在研究宏观和微观世界的过程中，科学工作者们不断开发出能把淹没在噪声中的大量有用信息检测出来的理论和方法，通过不断的系统化完整化，从而形成了一门新的微弱信号检测的学科分支，其仪器已成为现在科学研究中不可缺少的设备。
1.2弱信号检测的意思目的与意义微弱信号检测技术是采用电子学信息论计算机及物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点与相关性，检测被噪声淹没的微弱有用信号。
微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用的信号，或用一些新技术和新方法来提高检测系统输出信号的信噪比。
对微弱信号检测理论的研究。
探索新的微弱信号检测方法，研制新的微弱信号检测设备是目前检测技术领域的一个热点。
微弱信号检测技术在许多领域具有广泛的应用，例如物理学、化学、电化学、生物医学、天文学、地学、磁学等。
微弱信号检测所针对的检测对象，是用常规和传统方法不能检测到的微弱量，例如弱光、弱磁、弱声、小位移、微流量、微振动、微温差、微压差以及微电导、微电流、微电压等。
随着科学技术的发展，对微弱信号进行检测的需要日益迫切，可以说，微弱信号检测是发展高新技术，探索及发现新的自然规律的重要手段，对推动相关领域的发展具有重要意义。
1.3提高信号检测灵敏度的两种基本方法检测有用微弱信号的困难并不在于信号的微笑，而主要在于信号的不干净，被噪声污染了淹没了。
所以，将有用信号从强背景噪声下检测出来的关键是设法抑制噪声。
提高信号检测灵敏度或抑制或降低噪声的基本方法有以下两种：一是从传感器及放大器入手，降低它们的固有噪声水平，研制和设计低噪声放大器，例如，对直流信号采用斩波稳零运算放大器（如F7650），对交流信号采用OP系列运算放大器等：二是分析噪声产生的原因和规律，以及被测信号的特征，采用适当的技术手段和方法，把有用信号从噪声中提取出来，即研究其检测方法。
微弱信号检测与随机噪声
证明：Rx(τ)=E[x(t) x(t-τ)]
= E[x(t)x(t+τ)]= Rx(-τ)
21
（2）τ=0时，Rx(τ)具有最大值，即 Rx(0)≥Rx(τ)
证明： [x(t)±x(t-τ)]2≥0 x2(t)+x2(t-τ)]≥2 x(t) x(t-τ)
两边取数学期望值，得
Rx(0)≥Rx(τ)
T −T
x(t)dt
对于离散随机噪声：
x=
1
N
∑
x(i)
N i=1
均值µx 表示的是随机噪声的直流分量。
18
2. 方差
∫ σ
2 x
=
E[ x(t )
−
µx ]2
=
∞ −∞
[x(t) − µx ]2 p(x)dx
对于各态遍历的平稳随机噪声 ，其统计平均可以用时 间平均来计算：
∫ σ
2 x
=
Lim
T →∞
=A2E[sin(ω0t+ϕ) sin(ω0(t-τ)+ϕ)]
=
A2 2
E[cos(ω0τ ) − cos(ω0 (2t
−τ ) + 2ϕ )]
∫ =
A2 2
cos(ω0τ ) −
A2 2
1
2π
2π 0
cos(ω0 (2t −τ ) + 2ϕ )dϕ
上式的第二项积分结果为零，得
Rx (τ ) =
A2 2
功能： 压缩频带，以提高信噪比； 适用范围：信号与噪声频谱不重叠； 常用滤波器：低通、带通、带阻； 开关电容滤波器。
7
二、调制放大
1.系统组成
被测低频信号：Vs(t)=cosωst 载波： Vc(t)= cosωct （要求：ωc /ωs > 20） 调制输出：Vm(t)= Vc(t) × Vs(t)＝cosωst cos ωct
2-2放大器的噪声系数
以M=3为例,输出噪声功率
Po = K1 K 2 K 3 Pi + K 2 K 3 P + K 3 P2 + P3 1
P P0 F= 0 = K p Pi K1 K 2 K 3 Pi = 1+ P3 P P2 1 + + K1 Pi K1 K 2 Pi K1 K 2 K 3 Pi
Po1 P = 1+ 1 K1 Pi K1 Pi
噪声系数概念仅适用于线性电路，对非线性电路无意义。
By TianGJ,YanshanUniv
2.2 放大器的噪声系数
噪声因数: 用db表示的噪声系数。
Rs
放大器
vs
RL
NF = 10 lg F
对数可以把乘法运算转化为加法运算,这给级联系统增益的计 算带来方便。 数学中的许多函数具有优良的变换特性。适当变换分析 域，可以简化问题。例如傅立叶变换及拉氏变换将微分运算 化为乘法运算，积分运算化为除法运算；小波变换把尺度在 时间和频率域任意伸缩；近来在图象处理领域又开发出 curvelet 和 contourelet transform。
Rs
放大器
vs
RL
Esi = Psi = F • SNRo • Pni
噪声系数F越大，Esi越大，检测 分辨率越低（实际上任意输入都被 同样幅度的噪声电平扰动） 减小带宽，检测分辨率提高 减小信号源内阻，检测分辨率提高 降低温度，检测分辨率提高
Pni = 4kTRs B
Esi = Psi = F • SNRo • Pni = F • SNRo • 4kTRs B ≈ 0.566 μV
By TianGJ,YanshanUniv
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的读数为 2VN ，这时NG的输出即为
源电阻Rs的热噪声与放大器噪声折合
到放大器输入端的 VN,outin 值。根据
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
二、噪声因子（NF）
2．放大器NF值的测量
NF 20lg
V N ,outin 1
(4kTRS f ) 2
FV
VN ,out GVN ,in
（2-3）
式等（于2输-3入）有说效明噪，声除电FV压=1的的G情倍况。外，输出的有效噪声电压一般不
二、噪声因子（NF）
1．噪声因子（NF）的定义
噪声因子（NF）定义为
NF 10lg FP 20lg FV
（2-4）
系数。FP噪表声示因用子功N率F测单定位的为噪分声贝系。数当；NFFV=表0分示贝用时电压，测是定为的无噪噪声声 放大器；噪声因子NF越大，放大器的噪声性能越糟。
第2章 放大器的噪声与屏蔽接 地技术
第2章 放大器的噪声与屏蔽接地技术
电子技术的发展，使目前大量信息的测量，最终都 转换成电信号的测量。因被测信号一般较弱，几乎各种 测量系统都具有电子放大器。对于弱信号测量，放大器、 尤其是前置放大器噪声的大小，将是十分重要的，会影 响测量的成败。 本章主要内容： 2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量 2-2 低噪声前置放大器 2-3 低噪声放大器匹配网络与变压器特性 2-4 屏蔽、接地与布线
二、噪声因子（NF）
1．噪声因子（NF）的定义
注频意率：有式关中，V故N、NFI是N为随放频大率器变单化位的频。率上间式隔也内表的明噪，声N，F与实信际号常与源 内阻RS有关。因此，放大器与不同频率、不同内阻信号源连接
使用时，会具有不同的噪声性能。
若令
(4kTRS
VN2
I
2 N
RS2
)
1 2
(f
1
)2
噪声系数: 表示一个有内部噪声源的放大器在信号传递 时使信噪比恶化的程度，是用来衡量放大器噪声性能好坏的 一个常用指标，无论在通信、雷达及信号检测系统中均占有
重要地位。放大器的噪声系数定义为：
F 1 SNRin SNIR SNRout
（2-1）
2-1 噪声系、噪声因子和其它噪声度量参量
一、噪声系数（F） 注意：（1）无内部噪声源的放大器，F=1； （2）有内部噪声源的放大器，则F>1，且F越大，放大器 的噪声越严重，从而使该放大器对所传递的信号的信噪比恶化 程度越严重。 设K为系统的功率增益，则有
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
二、噪声因子（NF）
1．噪声因子（NF）的定义
简化：假设信号源中无
噪声，只考虑源电阻RS的噪 声，其热噪声电压为
1
(4kTRS f ) 2，
图中RS是无噪声电阻；电压增益为A的实际的放大器可等效为一 个电压增益为A无噪声的放大器和一个等效噪声电压源VN及一个
2 N
RS2
]
2
A(f
)2
[4kTRS
VN2
I
2 N
RS2
]
2
(f
)2
输入端的信噪比为
（2-6）
SNRin
ES
1
(4kTRS f ) 2
噪声因子NF为
NF
20lg(1 VN2
I
2 N
RS2
1
)2
10lg(1 VN2
I
2 N
RS2
)
4kTRS
4kTRS
（2-7） （2-8）
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
，为输出端折算到输入端的噪声
VN
,out in
则有
1
NF
VN ,outin (4kTRS f ) 2 10 20
（2-9）
或
NF 20lg
V N ,outin 1
(4kTRS f ) 2
（2-10）
上式表明，VN,outin 可从测得的NF值求得，而不必具体求VN与IN。
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
③要有一组适合于各个连续频率（或间隔很小的跳点频率）的BPF， 且BPF的带宽需要预先测定。
这些，都是实际测量NF时的必要条件，但常常不易得到满足。
等效噪声电流源IN。由图2-1可写出输出端的总噪声电压，即
1
1
VN ,out
[4kTRS
VN2
I
2 N
RS2
]
2
A(f
)2
（2-5）
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
二、噪声因子（NF）
1．噪声因子（NF）的定义 输出端的信噪比为
SNRout
AES
1
1
ES
1
1
[4kTRS
VN2
I
二、噪声因子（NF）
2．放大器NF值的测量
NF值的测量方法有： （1）最简单的放大器NF值的测量方法：是将输入端短路，测量
输出电压的有效值。缺点：此方法丢失了信号源RS的影响，因
此所测噪声不够真实。
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
二、噪声因子（NF）
2．放大器NF值的测量
（2）噪声发生器法：用噪声发生器测量噪声的方法。NG是一声
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
一、噪声系数（F）
一个放大器的噪声性能好坏，不仅是看内部噪声源的大 小及性质，更主要的是看在信号传递及放大过程中对信噪比 （SNR）的恶化程度。也就是，从微弱信号检测角度来看， 更关心放大器的噪声引起SNR的降低程度。因此，引入放大
器的噪声系数这个十分重要的指标。
发生器，Rg是NG的阻抗，Rs是源电阻。根据不同的Rs测量各NF值。
开关K有两个位置：A和B。A接地，B接NG的输出。被测放大器后
续一个带通滤波器（BPF），其目的是改变BPF的中心频率f0，以 测量NF随f0的变化。rms表用以测量结果。 当K处于A位置时，选择固定Rs 和f0，rms表有一读数VN；将K拨至
PS ,in
FP
PN ,in PS ,out
PN ,out
PN ,out
PS ,out PS ,in
PN ,in
PN ,out KPN ,in
（2-2）
式（2-2）说明，除FP=1的情况外，输出的噪声功率一般不等于 输入噪声功率的K倍。
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
一、噪声系数（F） 设G为系统的电压增益，则有
（2-10）
即可计算出器NF值。注意，此时的BPF的带宽为已知值。这样， 改变Rs和f0，可获得一系列的NF测量数据。
噪声发生器法是根据噪声的不相干原理，采用与测量输入阻
抗相类似的叠加法，因而比较简单。但在实际测量中，有一些困 难：
①NG需要有较宽的频率范围，使之能与放大器的工作频率相适应；
②NG需要精确定标，因为真正的被测值是从NG读出的刻度；