噪声与干扰讲解
光纤通信系统的噪声与干扰分析
光纤通信系统的噪声与干扰分析光纤通信系统是现代通信技术中一种重要的传输媒介。
它以光的方式进行信号传输，具有大带宽、低能耗和抗干扰性强等优点。
然而，正如所有通信系统一样，光纤通信系统也受到噪声和干扰的影响。
在本文中，我们将对光纤通信系统的噪声与干扰进行分析，以帮助读者更好地理解和应对这些问题。
一、背景介绍光纤通信系统中的噪声和干扰可以分为内部和外部两种来源。
内部噪声主要来自光纤的材料特性和光学器件的非线性特性，如自发产生的噪声和光子噪声。
外部干扰则来自电磁辐射、电源漏磁、其他通信系统和环境因素等。
二、噪声分析在光纤通信系统中，噪声是指与信号同频，并且会引起信号质量下降的非理想信号。
光纤通信系统中常见的噪声有热噪声、光子噪声和非线性噪声。
1. 热噪声热噪声是由于光纤和光学器件的材料内部的热运动引起的。
它与温度有关，通常用热噪声功率谱密度来描述。
提高系统的温度稳定性和降低传输功率可以减小热噪声的影响。
2. 光子噪声光子噪声是由于光的本质特性而引起的噪声。
它与信号光子数有关，通常用光子噪声功率谱密度来描述。
增加信号光功率和提高接收灵敏度可以减小光子噪声的影响。
3. 非线性噪声非线性噪声是由于光纤和光学器件的非线性特性而引起的噪声。
光纤通信系统中常见的非线性效应有激光功率饱和、自相位调制和光纤色散等。
通过优化光纤和光学器件的设计，可以减小非线性噪声的影响。
三、干扰分析光纤通信系统中的干扰主要是指系统与外界环境或其他通信系统之间的相互干扰。
干扰可以分为有线干扰和无线干扰两种。
1. 有线干扰有线干扰主要是由于电磁辐射和电源漏磁等因素引起的。
这些干扰源可以通过对通信线路和设备进行屏蔽和隔离来减小其对系统的影响。
2. 无线干扰无线干扰主要来自其他通信系统和环境因素。
其他通信系统可能使用相同的频率范围，导致互相干扰。
环境因素如大气中的电磁波干扰和电源设备的辐射也会对光纤通信系统造成影响。
通过频谱监测和合理的系统规划，可以减小无线干扰的影响。
3-移动通信的噪声和干扰
作业
1、移动通信系统中主要干扰有哪些？
2、互调产物产生的原因是什么？ 3、减小发射机和接收机互调干扰的措施是什么？ 4、已知发射机T1T2输出功率为10W,发射机互调转效损耗为15dB， 已知单向器正向损耗（插入损耗）为1dB，反向隔离度为20dB， 混合电器正向损耗为3dB,隔离度为25dB，试求到达天线上的互调 产物的功率（dBw）。 5、给出一组工作频率：150.050MHz，150.275MHz，150.350MHz， 150.375MHz，150.525MHz，150.950MHz，试判断这组频率是否有 3阶互调分量落入有用频道之内？给出判断的方法。
3.1噪声和干扰的基本概念
噪声的来源及分类：
噪声是指使通信质量受到损害的，且与所传输的信号无关 的各种形式的寄生干扰的总称。
大气 噪声 自然 噪声 外部 噪声 人为 噪声 噪声 热噪 声 内部 噪声 散弹 噪声 电源 噪声 宇宙 噪声 热噪 声
3.1噪声和干扰的基本概念
噪声的来源及分类：
依据特征不同，噪声可分为单频噪声，脉冲噪声和起伏噪声三种。
耦合损耗Lc：发射机1的输出功率与进入发射机2的输出端的功率之 比，分用天线时垂直分离隔离度较大。一般大于30dB
互调转换损耗Li：在发射机2输出端上，来自发射机1的功率与来自 发射机 2 的信号产生的互调产物的功率之比，一般为 5~20dB ，典型值 为15dB，且与频距有关。
传输损耗Lp：发射机2输出端到被干扰接收机输入端间互调干扰信 号的传输损耗。
3.4互调干扰
1、互调干扰的产生原因
互调干扰：当两个或多个不同频率的信号同时输入到非线性电路时，
由于非线性的作用，会产生许多谐波和组合频率分量（互调产物），当
8.1※ 噪声与干扰
BL
的情况。
2
BW0.7
图8.1.2为白噪声通过具有选频特性的线性网络时
它是高度为 H 2 ( f 0 )(系统在中心频率点 f 0 的功率传输系
数)，宽度为BL的矩形。白噪声通过线性系统后的总噪声
功率等于输入噪声功率谱密度 Si 乘以系统的等效噪声带宽
BL 。因此系统的等效噪声带宽 BL越大，输出噪声越大。
有关特性。
电阻的起伏噪声是由电阻内部的电子热运动引起的。
因为电子的质量很轻，无规则的热运动速度又极高，
所以所形成的热噪声可以看作是由无数个持续时间极 短的电流脉冲组成 （其持续时间只有1013 1014 ）。
当直流电流 I 0 流过电阻时，由于电阻热噪声的存在， 使流过电阻的电流在平均值 I 0 上下作随机起伏的变化，
2 n 2 0
0
H ( f ) df
2
它是输入功率谱密度 Si 乘以功率传递函数在整个频段 线性系统的等效噪声带宽内的积分值。
BL为
BL
0
H ( f ) df H 2 ( f0 )
8.1
2
等效噪声带宽与通频带（半功率点带宽） 0.7一样，是 BW 由电路本身的参数决定的。可以证明，对于单调谐高频 放大器的 BL与BW0.7有如下关系，即
n2表示在频带 f f f 内单位电阻上的噪声功率。 2 1
在整个频段内功率谱密度为常数的噪声称为白噪声，
对白噪声有
i S I ( f )df S I df S I ( f 2 f1 )
2 n f1 f1
f2
f2
8.1
3、等效噪声带宽
对于一个电压传递函数为 H ( jf )的线性时不变系
电路噪声与干扰的分析与抑制
电路噪声与干扰的分析与抑制电路噪声和干扰是在电子设备和电路中经常遇到的问题。
它们可能导致信号失真、降低系统性能，甚至引发设备故障。
因此，对电路噪声和干扰进行准确分析并采取适当的抑制措施是至关重要的。
本文将对电路噪声和干扰的相关知识进行分析，并介绍一些常用的抑制方法。
一、电路噪声的分析1. 噪声来源：电路噪声可以来自多个方面，包括电源噪声、热噪声、器件噪声、互调干扰噪声等。
了解噪声来源可以有助于准确分析和解决问题。
2. 噪声参数：通常用噪声指标来描述电路噪声的强度，如噪声系数、噪声温度等。
准确测量和评估噪声参数可以帮助我们判断噪声对电路性能的影响程度。
二、电路干扰的分析1. 干扰源：电路干扰主要来自外部和内部两个方面。
外部干扰源包括电源线上的串扰、电磁辐射等；内部干扰源包括信号耦合、互调干扰等。
了解干扰源有助于准确分析和抑制干扰产生的原因。
2. 干扰传导途径：电路干扰可通过电磁耦合、电容耦合、感应耦合等多种途径传导。
了解干扰传导途径可以指导我们选择合适的抑制方法。
三、电路噪声与干扰的抑制方法1. 电路设计优化：合理的电路布局、信号和电源线的分离、使用低噪声器件等都是抑制噪声和干扰的重要手段。
2. 滤波器设计：使用合适的滤波器可以有效地抑制特定频率范围的噪声和干扰。
3. 屏蔽和隔离：采用屏蔽罩、屏蔽线、隔离放大器等方法可以有效隔离外部干扰源。
4. 接地和功耗管理：良好的接地设计和有效的功耗管理可以减少地线干扰和电源线噪声。
5. 抑制互调干扰：采取适当的频率规划、增加合适的互调抑制电路等方法可以有效减小互调干扰。
通过以上方法的综合应用，可以更好地分析和抑制电路噪声与干扰，从而提高电子设备和电路的性能稳定性和可靠性。
但需要注意的是，不同的电路和应用场景可能需要采用不同的抑制方法，需要根据具体情况进行合理选择和优化设计。
结语电路噪声和干扰对电子设备和电路的正常运行产生了重要影响，因此必须进行准确的分析和抑制。
电路基础原理电路的噪声与干扰抑制
电路基础原理电路的噪声与干扰抑制在现代电子领域中，电路的噪声与干扰抑制是一个重要的课题。
噪声和干扰是指电路中由于各种因素产生的非期望的信号，它们可能会对电路性能和输出信号质量产生不利影响。
因此，了解电路噪声和干扰的产生原理以及相应的抑制方法具有重要意义。
首先，我们来了解一下电路中常见的噪声源。
在实际电路中，噪声主要来自于以下几个方面。
第一，热噪声是由于电子在电阻中的随机热运动而产生的。
当电阻中存在电流时，这些电子的热运动会引起电子的随机运动，从而产生热噪声。
第二，间隙效应噪声是指由于电子泄漏和能隙引起的噪声。
第三，摄动噪声是由于电路中的各种摄动源引起的，例如电源波动、温度波动、元器件参数波动等。
接下来，我们将关注电路中噪声的抑制方法。
首先，可以通过选择合适的元器件来降低电路噪声。
例如，对于放大电路，选择低噪声放大器可以有效降低噪声。
此外，还可以采取一些电源滤波措施，如使用低噪声稳压器等。
其次，可以通过改善电路布局和设计来减少噪声。
合理的布局可以减少电路中的互耦，从而减小噪声传播。
此外，还可以使用差分信号传输来抵消噪声。
此外，还可以使用抗噪声设计技术，如差分放大器、反馈电路等。
最后，可以通过合理选择电路工作条件来减小噪声。
例如，选择适当的工作频率可以避开电路中的共振点，从而减少噪声。
在干扰抑制方面，我们可以采取一些措施来减少干扰对电路的影响。
首先，可以加强对电路的屏蔽，以防止外部干扰信号的侵入。
例如，可以使用金属外壳或屏蔽罩来包裹敏感元件或电路板。
其次，可以采取合适的滤波措施来抑制干扰信号。
滤波器可以用于滤除干扰信号的特定频率分量，从而保证电路的正常工作。
此外，还可以使用差分信号传输和平衡电路来减少干扰的影响。
最后，可以通过提高电路的抗干扰能力来抑制干扰。
例如，可以使用差模放大器和抑制电路等来提高电路的抗干扰性能。
总之，电路的噪声与干扰抑制是一个复杂而重要的问题。
了解电路中噪声与干扰的起因和抑制方法，可以帮助我们设计和优化电路，提高电路的性能和可靠性。
电路设计中的噪声与干扰抑制
电路设计中的噪声与干扰抑制电路设计是现代电子领域中的核心任务之一，而噪声与干扰抑制则是电路设计中至关重要的一环。
在电子设备中，噪声和干扰是不可避免的，它们会对电路的性能和稳定性产生负面影响。
因此，有效地抑制噪声和干扰是确保电路性能优越的关键。
1. 噪声与干扰的来源噪声是电路中不受控制的信号，其源头可以是来自外界的环境噪声，也可以是内部元件和电路的内部噪声。
常见的外界噪声包括电源线噪声、射频干扰以及电磁辐射等。
内部噪声则主要来自于电路元件和器件自身的热噪声、1/f 噪声以及杂散噪声等。
2. 噪声与干扰对电路性能的影响噪声和干扰会干扰电路的正常工作，降低系统的灵敏度和信噪比，增加误差和失真。
在低信号水平条件下，噪声可以完全掩盖目标信号，导致数据丢失或者误判。
此外，噪声还会对灵敏的电路产生交叉干扰，影响系统的稳定性和可靠性。
3. 电路设计中的噪声抑制技术为了有效地抑制噪声和干扰，在电路设计中应该采取相应的措施。
以下是常见的几种噪声抑制技术：3.1. 模拟域技术：在模拟电路设计中，可以采用滤波器来抑制噪声。
常用的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
滤波器可以根据不同的频率范围选择不同的类型和参数，以抑制噪声和干扰信号。
3.2. 数字域技术：在数字电路设计中，可以利用数字信号处理技术来抑制噪声。
例如，通过数字滤波器和降噪算法可以滤除噪声信号，提高系统的抗噪声性能。
此外，采用差分信号传输、编码解码和纠错技术等手段，可以有效降低噪声和干扰对数字信号传输的影响。
3.3. 接地和屏蔽技术：良好的接地和屏蔽设计可以降低电路中的噪声和干扰。
例如，在 PCB 设计中，应合理规划接地和电源线的走向，减少电路回环、交叉耦合和地线共模噪声等问题。
同时，对于高频电路，需要采用屏蔽罩和屏蔽设备来降低电磁辐射和射频干扰。
4. 电路设计中的干扰抑制技术除了噪声抑制外，干扰抑制也是电路设计中不可忽视的问题。
以下是一些常用的干扰抑制技术：4.1. 路径隔离和布局优化：合理的电路布局可以减少信号之间的串扰和交叉干扰。
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰是影响通信质量和性能的重要因素。
在移动通信系统中，噪声是由各种源产生的随机波动，而干扰则是
指外部信号对通信系统的干扰。
噪声
噪声是由于电子元件的热运动和其他因素引起的无规律电磁波，它会对通信信号进行干扰和破坏。
在移动通信系统中，噪声主要包括：
1. 热噪声：由于传输介质和电子元件内部的热运动产生的电磁波；
2. 散弹噪声：由电子元件内电子的离散性引起的电磁波；
3. 交调噪声：由于不同频率的信号交叉混合而产生的电磁波。
噪声对通信系统的影响可以通过信噪比（信号与噪声的比值）
来衡量，信噪比越大，通信质量越好。
为了降低噪声的影响，通信
系统通常采用信号处理、误差检测和纠正等方法。
干扰
干扰是指环境中的其他电磁信号对通信系统的干扰。
在移动通信系统中，干扰主要来源于以下几个方面：
1. 邻近信道干扰：由于邻近频道的信号相互干扰导致的；
2. 同频干扰：由于系统内不同用户或不同基站之间的信号相互干扰导致的；
3. 多径干扰：由于信号在传播过程中发生多次反射、绕射、折射等导致的；
4. 外界干扰：来自于其他无线设备、电源设备、人造信号等的干扰信号。
干扰会导致通信信号的失真、丢失和误解等问题，降低通信的可靠性和性能。
为了减少干扰，通信系统通常采用多址技术、频率规划、功率控制和重复传输等方法。
，噪声和干扰是移动通信中不可避免的问题，对通信质量和性能产生重要影响。
通过合理的设计和优化，可以降低噪声和干扰对通信系统的影响，提高通信质量和性能。
移动通信中的噪声和干扰
9
3ห้องสมุดไป่ตู้1移动通信中的噪声
– 人为噪声
➢ 属冲击性噪声
✓ 大量冲击噪声混在一起形成连续噪声或连续噪声再叠加冲击 噪声
➢ 频谱较宽，强度随频率升高而下降 ➢ 噪声源的数量和集中程度随地点和时间而异，随机变化，
噪声强度的地点分布可近似按正态分布处理，其标准偏差 σ约为9dB ➢ BS与MS所受影响不同
如基波为50Hz时，2次谐波为100Hz，3次谐波则 是150Hz。
27
3.2互调干扰
设:
Vout = KVin
(1)
线性放大器下，K对于任意大小Vin都是个常数; 实际的放大器中，K 并不是定值常数。
在Vin=0处，式（1）用泰勒展开式展开，得:
(2)
K0为引入直流项，K0+K1Vin为线性增大项;K2 、K3等高次幂项系数非 零时，输出信号就会伴随出现非线性增大失真部分，即常见的所谓
➢ 散弹噪声
✓ 由于载流子（电子）随机通过PN结，单位时间内通过PN结 的载流子数目不一致，表现为通过PN结的正向电流在平均 值上下作不规则起伏变化
6
7
3.1移动通信中的噪声
外部噪声
– 外部噪声分自然噪声和人为噪声 – 自然噪声
➢ 指天电噪声、宇宙噪声和太阳噪声等 天电噪声来源于闪电、大气中的磁暴 等。
也是随机的
34
3.2互调干扰
– 多信道共用系统中的三阶互调
➢ n个等间隔信道间的三阶互调干扰(频率关系)
✓ fx、fi、fj、fk分别为x、i、j、k信道的载频 ✓ 若有两个信道频率满足第一式或三个信道频率满足第二式
内容
– 移动通信中的主要噪声和主要干扰 – 互调干扰、邻道干扰、同频干扰的概念、产生和改
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3、干扰是指妨碍通信设备或单元电路正常接收和处理有用信号的有害电磁波。干扰一般指外部干扰，也分为自然和人为两类。自然干扰有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰等。人为干扰主要有工业干扰和无线电台干扰。
6.减少接收天线的馈线损耗
接收天线到接收机馈线太长，馈线损耗过大，对整机噪声影响很大。为减少馈线损耗，可将接收机的前端电路（高放、混频和前置中放等）放置于天线输出端口，使天线接收的信号经放大有一定功率增益后，再经电缆送往主中放，就可减少馈线的损耗，降低整机噪声。
3.5.4外部干扰的类型和抑制
前面讨论了电子设备或系统的内部噪声，实际上电子设备或系统还会受到外部干扰的影响。干扰是指妨碍电子设备或系统正常工作的有害电磁波。干扰一般分为自然和人为两类。自然干扰有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰等。人为干扰主要有电气干扰和无线电台干扰。无线电台干扰主要是通过提高接收机选择性来防止。下面介绍最常见的天电干扰和电气
教学难点
电路内部噪声来源，噪声系数
教学方法
讲述法；任务教学法；举例法；案例教学法
课前准备
1.相关项目模块
2.参考教材
3.项目任务书
4.电子课件
教学后记及改进措施
课堂教学安排
引入新课
一、噪声与干扰
1、高频小信号放大器的功能是把微弱的高频小信号进行不失真的放大。但在放大过程中，放大器可能产生噪声而使有用信号受到影响，所以它有一项重要的质量指标——噪声系数是不可忽视的。实际上高频电子技术的其他单元电路也受噪声和干扰的影响，但噪声和干扰对处理微弱信号的电路影响更大，所以把它们放在本章讨论。
1.天电干扰
天电干扰的主要来源于自然界的雷电现象，地球上平均每秒钟发生100次左右的空中闪电，而每次雷电都产生强烈的电磁场骚动，并向四面八方传播到很远的地方。因此，即使距离雷电几千公里以外，在看不到雷电现象的情况下，也可能有天电干扰。此外，带电的雨雪和灰尘的运动，以及它们对天线的冲击都可能引起天电干扰。一般在地面接收时，主要的天电干扰是雷电放电所引起的。
5.降低放大器的工作温度
热噪声是内部噪声的主要来源之一，所以降低放大器，特别是接收机前端放大器件的工作温度，对减少噪声系数是有作用的。对灵敏度要求特别高的设备来说，降低工作温度是一个重要措施。如在卫星地面站接收机的高频放大
课堂教学安排
天电干扰
器采用“冷参放”（冷至20~80K的参数放大器）。其他器件组成的放大器致冷后，噪声系数也有明显降低。
要完全克服天电干扰是困难的，因为不可能在产生干扰的地方进行抑制。因
课堂教学安排
电气干扰的产生和抑制
此，只能在接收机等设备上采取一些措施，如电源线加接滤波电路、采用窄频带以及加接抗脉冲干扰电路等，或在雷电多的季节采用较高的频率进行通信。
2.电气干扰的产生和抑制
电气干扰是由各种电气装置中的电流（或电压）急剧变化所形成的电磁辐射，作用在接收机天线和电路上所产生的干扰。在工农业、交通运输业以及其他行业和家庭中都大量使用各种电气设备，例如马达、电焊机、高频电气装置、X光机、电弧炉、电磁炉、空调器、汽车点火系统和电气开关等，它们在工作过程中或者由于产生火花放电而伴随电磁波辐射，或者本身就存在电磁波辐射。
课题
项目:高频小信号放大器
任务:噪声与干扰
课程名称
高频电子技术
授课类型
新授
班级
09应用电子班
日期
2011-3-16
课时
2
教学目标
知识目标：掌握电路内部噪声来源，噪声系数，了解减小噪声措施
能力目标：培养学生分析能力，理解能力，思维能力，阅读能力
情感目标：熟悉噪声危害，认识减小噪声措施
教学重点
电路内部噪声来源，噪声系数
电气干扰的强弱取决于产生干扰的电气设备的多少、性质及分布情况。当这些干扰源离接收机很近时，产生的干扰是很难消除的。电气干扰传播的途径，除直接辐射外，还可沿电力线传输，并通过接收机的交流电源线直接进入接收机，也可能通过天线与有干扰的电力线之间的分布电容耦合而进入接收机。
天电干扰的大小，与地理位置、季节和时间有关。赤道、热带和高山等地区发生雷电较多，天电干扰电平较高。在同一地区天电干扰电平在夏季比冬季高，夜间比白天高等。天电干扰属于脉冲干扰性质。脉冲干扰振幅随频率的升高而减小，因此，频率升高时，天电干扰的电平降低，所以天电干扰对短波广播的影响就小于对中波广播的影响。此外，在较窄频带内通过的天电干扰能量减小，所以天电干扰强度随频带变窄而减弱。
本
二、电路内部噪声的来源
电路内部噪声的主要来源是电阻的热噪声和放大器件的噪声。
1.电阻的热噪声
电阻的热噪声是由电阻内部的自由电子热运动所产生的。在一定温度下，电阻内部的自由电子受热激发后，在电阻内部作大小和方向都无规则的热运动，这就在电阻内部形成无规则电流。在一定时间内无规则电流的平均值为零，而瞬时值在平均值的上下变动，称为起伏电流或噪声电流。噪声电流在电阻两端产生噪声电压。同样，在一定时间内噪声电压的平均值为零，而其瞬时值也在平均值的上下变动。由此可计算或测量起伏噪声电压的方均值，它代表噪声功率的大小。
课堂教学安排
噪声与频率图
课堂教学安排
课堂教学安排
采取的措施
3.选择合适的工作带宽
噪声电压与通频带宽度有关。接收机或放大器的带宽增大时，各种内部噪声也增大。因此必须选择合适的带宽，既要满足信号通过的要求，但又不宜过宽，以免信噪比下降。
4.选用合适的放大电路
放大器的选用要考虑功率增益和最小噪声，就是要兼顾噪声匹配和功率匹配，工作频率不太高时，共射极放大器能兼顾噪声匹配和功率匹配。因此，在很多多级放大器中，输入级常采用共射放大器。在工作频率较高的系统中，多级放大器的第一级采用共基极放大器是有利的。前面介绍的共射-共基级联放大电路，也是高稳定和低噪声的电路。
由于起伏噪声的频谱在极宽的范围内有均匀的功率谱密度，类似于白色光功率谱在可见光频段内均匀分布的特点，通常把这种在无线电频段内功率谱均匀分布的起伏噪声称为白噪声。如图3-17所示。而把在功率谱上分布不均匀的噪声称为有色噪声。
课堂教学安排
图形分析
例题
电阻热噪声特性
课堂教学噪声系数与频率的关系