相干噪声和非相干噪声
中国科学院大学《高等物理光学》期末知识点总结
20 讲题目：平面波与球面波；空间频率；角谱：波的叠加；空间频率的丢失：卷积的物理意义；抽样定理；衍射与干涉；透过率函数；近场与远场衍射；“傅里叶变换与透镜”；対易：衍射的分析法：空品対易；全息；阿贝成像原理（4f 系统）；泽尼克相衬显微镜；CTF;OTF;非相干与相干成像系统；衍射的计算机实验；衍射的逆问题；叠层成像（Ptychography）；如何撰写科技文章面有限短距离 z 处得观察平面上，坐标是(0, b).求观察平面上的光强分布，并说明该光强分布与孔径是什么关系;若该孔径是两个矩形孔，求观察平面上的光强分布，并画出沿 y 轴方向的𝐴𝑘光强分布曲线。
解：孔径平面上透射波的光场分布为U(𝑥0 , 𝑦0 ) = exp(−𝑗𝑘𝑧) exp {−𝑗 [𝑥0 2 +𝑧抽样定理：利用梳状函数对连续函数𝑔(𝑥, 𝑦)抽样，得𝑔𝑠 (𝑥, 𝑦) = 𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑔(𝑥, 𝑦)抽样U(x, y) =函数𝑔𝑠 ,由δ函数的阵列构成，各个空间脉冲在𝑥方向和y方向的间距分别为𝑋, 𝑌。
每个δ函数下的体积正比于该点 g 的函数值。
利用卷积定理，抽样函数𝑔𝑠 的频谱为空间域函数的抽样，导致函数频谱𝐺的周期性复𝑛 𝑚现，以频率平面上( , )点为中心重复𝐺见图。
线性与非线性调制系统的抗噪声性能分析
线性与非线性调制系统的抗噪声性能分析摘要：本文主要是通过对线性调制系统的不同调制方式在大信噪比条件下抗噪声性能的分析，分析了解不同的解调方法下，系统的抗噪声性能。
关键词：线性调制系统性能分析抗噪声性能系统引言所谓调制就是使基带信号（调制信号）控制载波的某个（或几个）参数，使这一个（或几个）参数按照基带信号的变化规律而变化的过程。
调制后所得到的信号为已调信号或频带信号，载波是一种不含任何有用信号用来搭载基带信号的高频信号。
调制信号m（t）为连续变化的模拟量叫模拟调制，其系统称为模拟调制系统。
其调制分为幅度调制和角度调制，幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律变化的过程，分为标准调幅（AM）、抑制载波双边带调制（DSB）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）等。
幅度调制属于线性调制，它通过改变载波的幅度，以实现调制信号频谱的搬移，一个正弦载波有幅度、频率、相位3个参量，因此，不仅可以把调制信号的信息寄托在载波的幅度变化中，还可以寄托在载波的频率和相位变化中。
这种使高频载波的频率或相位按照调制信号规律的变化而振幅恒定的调制方式，称为频率调制（FM）和相位调制（PM），分别简称为调频和调相。
因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称为角度调制。
在分析抗噪声性能时，主要考虑的是加性高斯白噪声对系统的影响，同时也是最基本的噪声和干扰模型，又因为加性高斯白噪声被认为只对信号的接受产生影响，所以调试系统的抗噪声性能是通过解调器的抗噪声性能来衡量。
1. 线性调制系统的抗噪声性能分析1.1.AM的相干解调和非相干解调系统抗噪声性能对比分析AM信号的解调非为相干解调和非相干解调，两种解调的模型不同，所以抗噪声性能也随之不同，即分开进行讨论，先讨论相干解调系统的抗噪声性能。
AM相干解调模型框图如图1所示。
若解调器的输入信号为式中则解调器输入信号的平均功率为，解调器输入信号的平均功率为，所以AM的输入信噪比。
信号相干积累和非相干积累
信号相干积累和非相干积累是两种不同的信号处理技术，它们在处理信号时采用不同的方法。
相干积累是指利用接收脉冲之间的相位关系，将信号的幅度叠加。
这种技术可以提高信号的信噪比，并且可以更好地抑制噪声和其他干扰。
相干积累通常在雷达、声呐和通信等领域中使用，因为这些领域中的信号常常很微弱，很容易受到噪声和其他干扰的影响。
非相干积累是指不利用接收脉冲之间的相位关系，而是将每个接收到的信号包络进行提取和处理。
这种技术不需要考虑信号之间的相位关系，因此处理速度较快，但在抑制噪声和其他干扰方面不如相干积累。
非相干积累通常在视频信号处理、图像处理和数字信号处理等领域中使用。
综上所述，相干积累和非相干积累各有优缺点，应根据具体的应用场景和需求选择合适的方法。
通信原理相干解调系统的抗噪声性能
s(t)
r(t)
n(t)
Tb ( )dt 0
－
s0 (t)
y
－
判决
ak'
＋
Tb ( )dt 0
s1 (t )
相关接收
Vd
一元检测
最佳检测
二元检测
5.3.1 相干解调系统的抗噪声性能：最佳接收机结构
s(t)
r(t)
n(t)
Tb ( )dt 0
s0 (t )
Tb ( )dt 0
s1 (t )
相关接收
发送绝对码 发送相对码 (a) 无错：接收相对码
绝对码 (b) 错1：接收相对码
绝对码 (c) 错2：接收相对码
绝对码 (d) 错5：接收相对码
绝对码
0010110111
00011011010 0011011010
010110111 0 0 1 0X 0 1 1 0 1 0
0 1 1X 0X 1 0 1 1 1 0 0 1 0X 1X 1 1 0 1 0
数字通信原理
联合战术通信教研室 张伟明
理工大学通信工程学院
5 正弦载波数字调制
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
概述 二进制数字调制原理 二进制数字调制系统的抗噪声性能 二进制数字调制系统的性能比较 多进制数字调制系统
5.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 5.3.1 相干解调系统的抗噪声性能 5.3.2 非相干解调系统的抗噪声性能 5.3.3 其它解调系统
y
ak'
－
判决
Vd
最佳检测
1、0等能量
Vd
n0 2
ln
p(H0 ) p(H1)
相关系数
量子计算中的量子噪声
量子计算中的量子噪声量子计算作为一种全新的计算模式，正在逐渐引起人们的广泛关注。
然而，量子计算的发展面临一个重要的问题，那就是量子噪声的存在和影响。
本文将探讨量子计算中的量子噪声的来源、种类以及对计算结果的影响，并介绍一些减小量子噪声的方法。
1. 量子噪声的来源量子噪声是由于量子系统与外界环境相互作用导致的，其来源主要包括以下几个方面：1.1 热噪声：即来自于环境温度的影响。
由于量子计算需要在非常低的温度下进行，环境中的热噪声可能导致量子比特的能级受到扰动，影响计算的准确性。
1.2 磁性噪声：来自于周围磁场的变化。
磁性噪声可能导致量子比特之间的相互作用发生变化，从而干扰计算的结果。
1.3 电磁噪声：来自于周围的电磁辐射。
电磁噪声可能导致量子比特之间的耦合强度发生变化，影响计算的可靠性。
1.4 控制噪声：来自于量子计算系统自身的控制操作。
不完美的控制操作可能导致计算过程中的噪声累积，从而影响计算结果。
2. 量子噪声的种类根据噪声的性质和对量子比特的影响程度，可以将量子噪声分为以下几类：2.1 相干性噪声：这类噪声主要包括纠缠损失、退化失真等。
相干性噪声会导致量子系统的纯度降低，从而影响计算的可靠性。
2.2 非相干性噪声：这类噪声主要包括驰豫失真、脱相等。
非相干性噪声会导致量子比特的相位信息丢失，影响计算的精度和准确性。
2.3 非马尔可夫性噪声：这类噪声是指量子比特与外界环境的相互作用不符合马尔可夫过程的噪声。
非马尔可夫性噪声会导致量子比特之间的纠缠关系破坏，影响计算的稳定性。
3. 量子噪声对计算结果的影响量子噪声对计算结果的影响取决于噪声的强度和性质。
一方面，噪声可能导致量子比特的能级受到扰动，从而使得计算结果产生误差。
另一方面，噪声还可能导致量子比特之间的耦合关系发生变化，进而使得计算的过程变得不可控或不稳定。
此外，量子噪声还可能导致量子比特的寿命缩短，从而影响计算的可靠性和持久性。
由于量子计算系统中的量子比特数量通常较多，噪声的积累效应可能会导致整个计算系统的性能下降。
一种对噪声场具有鲁棒性的语音增强方法
１ 声 学 模 型
设 语 音 信 号 为 ｓ ｒ ，方 向 干 扰 噪 声 为 （） ｔ
，
经历 了单 麦克 风语 音 增强 技 术到 阵列 语 音增 强技
术 的 转 化 ， 为 麦 克 风 阵 列 语 音 处 理 技 术 采 用 因 “ 电子 瞄准 ” 的方 法 ， 以从 声 源 位 置 获 取 较 高 可 品质 的语 音 因而 得 到 广 泛 应 用 ． 中 波束 形 成 是 其 （ （ ≤ ． ， 音源 和 第 － 干 扰噪 声 源 ） １≤ ， 语 ） 『 个
大 连 交 通 大 学 学 报
第 ３ 卷 ｌ
法 ． 方法 的原理 结构 框 图如图 ｌ 示 ． 该 所
ｌ
＾
（ ）＝ ｔ Ｏ ．
［ ｅ 肘ｌＭ Ｒ ｛一
，
（ ）】 甜）
即
（
（）
击Ｍ ∞ ） （
（） ７
（）
式 中
（ 与 （ ∞） ）分 别 表 示 互 功 率 谱 与 自
功率谱 ，Ｒ （・ ” “ ｅ ） 表示取 实部 运算 符．
总之 ， 置滤 波 方 法可 以有 效 地 消除 非 相 干 后
图 １ 线性约束 自适应波束形成原理框 图
能 退化 ， 至 不 能应 用 ． 甚 为此 ， 文 针对 噪声 场 可 本
种 带 约束 的最 小 均 方 算 法 ， 在保 持 注 视 方 向 是
变 的应 用 场合 ， 自适 应 波 束 形 成 和 后 置 滤 波 波 将
上频 响 不 变 的 条 件 下 使 输 出 噪 声 功 率 最 小 的方
与第 ｉ 个麦 克 风之 间 的声 学通 道 传 递 函数 分 别 为
麦 克 风 阵 列 语 音 增 强 的 典 型 算 法 ， 可 分 三 它 类ｕ： ４ 固定 波束 形成 、 Ｊ 自适 应 波 束 形 成 、 置 滤 波 后 波束形 成 ． 固定 波 束 形 成 语 音 增 强 由 于采 用 的滤
通信原理课件——通信系统的噪声性能
3. 门限效应 以上讨论了两个极端情况下包络检波器的噪声性能。对于大输入信噪比，包络
检波器能实现正常解调。对于小输入信噪比，包络检波器不能实现正常解调。可以 预料，应该存在一个临界值，当输入信噪比大于此临界值时包络检波器能正常解调； 而小于此值时，它不能正常解调。这个临界的输入信噪比叫做门限值、包络检波器 存在门限值这一现象叫做门限效应。门限效应在输入噪声功率接近载波功率时开始 出现。 门限效应是所有非相干解调器都存在的一种特性。在相干解调器中不存在这种效 应。因此小输入信噪比下包络检波器的性能较相干解调器差，所以在噪声条件恶劣 的情况下应采用相干解调。
式中，erf (x)
2
x
0
e y2 dy 称为误差函数。erfc(x) 1 erf (x) 是
互补误差函数。 x A 若己知，则erf (x) 的值可由附录 C 误差
2 2 n
函数表查出。erf（x）是单值函数，x 增大，erf（x）也难大。
式（6.97）为二进制 PCM 系统的误码率公式，它是在单极性情
(1) 输出噪声功率:
(2) 输入噪声功率与输出噪声功率的关系：
(3)
在
Si
、W m
和n 0
都相同的情况下，输出信噪比为:
结论: 除 AM 外，其他系统的噪声性能是相同的。这是由于在 AM 中，不携带消息的载波功率占了总功率的 50％以上。
信噪比增益 G 的概念: (1) 衡量解调器对输入信噪比的影响，定义为解调器输出信噪比与输入信 噪比之比，即:
性能的作用将会迅速下阵。实际上，门限效应是所有宽带系统改善
噪声性能的共同特性，在以后讨论的 PCM 系统中也会遇到这种现
象。
门
限值有
不同
线性相干噪声及其消除方法
线性相干噪声及其消除方法
随着社会的进步，生活质量不断提高，各种电子产品也随之普及，从而带来许多问题，其中最重要的就是噪声问题，它会影响人们正常地进行生活和工作。
线性相干噪声是其中一种噪声，具有时变性强、容易产生、消除困难的特点，因此消除线性相干噪声会对电子设备的性能和可靠性有重要的影响。
线性相干噪声是指噪声因电路结构或者材料而引起的一种噪声，特点是比其他类型的噪声更加难以控制，同时具有时变性强、消除困难的特点。
由于线性相干噪声时变性强，它一般会随着电路状态的变化而发生变化，从统计上来看，它属于非线性噪声，消除困难程度要大于其他类型的噪声。
线性相干噪声的产生源一般来自于环境，电路结构或材料本身的质量等因素，例如电容不平衡、电阻不平衡、通道反馈电路、接口环境等。
这些环境出现的噪声会传播到电子设备中，并会影响电子设备的正常工作，导致电子设备出现故障或失效。
为了消除线性相干噪声，主要采用以下几种方法：第一种方法是改善环境，即通过改善电子设备所处的环境来减少环境噪声的传播，例如，通过设置屏蔽层来减轻环境噪声对电子设备的影响；第二种方法是改善电路结构，即改进电路结构，以降低噪声级低或抑制其影响；第三种方法是使用降噪滤波器，即通过滤波器的高、低阻抗阻碍噪声的传播，从而减少噪声水平；第四种方法是应用信号处理技术，如通过采样、数字滤波、功率谱分析等方式，可以有效地消除线性相干噪
声。
综上所述，线性相干噪声是一种难以控制的噪声，具有时变性强、消除困难的特点，可以通过改善环境、改进电路结构、利用降噪滤波器和信号处理技术等方式来有效消除线性相干噪声，从而提高电子设备的性能和可靠性。
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相干噪声和非相干噪声
一、什么是噪声？
噪声是指任何不需要的信号，它可以干扰或者影响正常的通讯、传输或者测量过程。
在通讯和电子工程中，噪声被认为是一个不可避免的问题，因此需要采取措施来减少或者消除。
二、什么是相干噪声？
相干噪声是指在同一时刻内多个信号同时存在，并且这些信号之间存在特定的相位关系。
这种噪声通常由于信号源本身的特性或者传输介质的影响而产生。
相干噪声可以通过使用合适的滤波器或者抑制器来减少或者消除。
三、什么是非相干噪声？
非相干噪声是指在同一时刻内多个信号同时存在，但这些信号之间不存在特定的相位关系。
这种噪声通常由于环境因素、电子元件本身的随机运动等原因而产生。
非相干噪声可以通过使用合适的滤波器或者抑制器来减少或者消除。
四、相干噪声和非相干噪声对系统性能的影响
1. 相干噪声会影响系统的信噪比。
由于相干噪声与信号之间存在特定的相位关系，因此它们可以相互叠加，导致信号的能量被降低，从而
降低系统的信噪比。
2. 非相干噪声会影响系统的灵敏度。
由于非相干噪声是随机产生的，因此它们可以在不同时间点上出现在不同的频率上，从而使得系统对某些频率范围内的信号更加敏感。
五、如何减少或消除相干噪声和非相干噪声？
1. 对于相干噪声，可以使用滤波器来减少或者消除。
滤波器可以根据特定的频率范围来选择性地通过或者抑制信号。
例如，在接收机中使用带通滤波器来选择性地通过接收到的信号，并抑制不需要的频率。
2. 对于非相干噪声，可以使用隔离器或者屏蔽材料来减少或者消除。
隔离器和屏蔽材料可以阻止外部环境对电子元件产生影响。
例如，在高精度测量中使用屏蔽箱来阻止外部电磁场的影响。
六、结论
相干噪声和非相干噪声都是通讯和电子工程中不可避免的问题。
了解它们的特性以及对系统性能的影响，可以采取合适的措施来减少或者消除。
在实际应用中，需要根据具体情况来选择合适的方法来解决噪声问题，从而提高系统性能。