移动通信中的噪声和干扰分析ppt课件.ppt
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1、1第第3章章 移动通信中的噪声和干扰移动通信中的噪声和干扰我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2l内容内容移动通信中的主要噪声和主要干扰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、产生和改互调干扰、邻道干扰、同频干扰的概念、产生和改善措施善措施 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3l重点重点接收机的低噪声放大器接收机的低噪声放大器 互调干扰、邻道干扰、同频干扰的概念、产生
2、和改善互调干扰、邻道干扰、同频干扰的概念、产生和改善措施措施 l难点难点低噪声放大器低噪声放大器互调干扰的产生和改善措施互调干扰的产生和改善措施 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物43.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声l噪声和干扰是通信性能变坏的重要因素噪声和干扰是通信性能变坏的重要因素接收机能否正常工作,不仅取决于接收机输入信号接收机能否正常工作,不仅取决于接收机输入信号大小,而且取决于干扰和噪声的大小大小,而且取决于干扰和噪声的大小高接收机灵敏度时,当外部噪声和干扰远高于接收机固高接收机
3、灵敏度时,当外部噪声和干扰远高于接收机固有噪声时,接收机灵敏度会大大降低有噪声时,接收机灵敏度会大大降低接收机输入信噪比小于允许门限值时,接收机就不能进接收机输入信噪比小于允许门限值时,接收机就不能进行正确接收行正确接收 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物63.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声l内部噪声内部噪声噪声可分为内部噪声和外部噪声噪声可分为内部噪声
4、和外部噪声 内部噪声内部噪声主要指接收机本身的固有噪声主要指接收机本身的固有噪声主要来源是电阻的热噪声和电子器件的散弹噪声主要来源是电阻的热噪声和电子器件的散弹噪声我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物73.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声热噪声热噪声由导体内部带电粒子的不规则自由运动产生,温度越高,粒由导体内部带电粒子的不规则自由运动产生,温度越高,粒子动能越大,形成的噪声也越大子动能越大,形成的噪声也越大热噪声的瞬时值服从高斯分布,又称高斯噪声热噪声的瞬时值服从高斯分布,又称高斯噪声(Gau
5、ssian noise) 。 热噪声的频带极宽,几乎是所有无线电频谱的叠加,又称白热噪声的频带极宽,几乎是所有无线电频谱的叠加,又称白噪声噪声(white noise)。散弹噪声散弹噪声由于载流子(电子)随机通过由于载流子(电子)随机通过PN结,单位时间内通过结,单位时间内通过PN结结的载流子数目不一致,表现为通过的载流子数目不一致,表现为通过PN结的正向电流在平均结的正向电流在平均值上下作不规则起伏变化值上下作不规则起伏变化我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物8我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖
6、的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物93.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声l外部噪声外部噪声外部噪声分自然噪声和人为噪声外部噪声分自然噪声和人为噪声 自然噪声自然噪声指天电噪声、宇宙噪声和太阳噪声等指天电噪声、宇宙噪声和太阳噪声等 天电噪声来源于闪电、大气中的磁暴天电噪声来源于闪电、大气中的磁暴 等。等。功率谱主要在功率谱主要在100MHz频段以下,陆地移动通信中,自然噪声远频段以下,陆地移动通信中,自然噪声远低于接收机固有噪声,可忽略低于接收机固有噪声,可忽略 人为噪声人为噪声由各种电气设备中电流或电压的剧变而形成的电磁波
7、辐射所产生由各种电气设备中电流或电压的剧变而形成的电磁波辐射所产生城市人为噪声比较大,主要是汽车点火噪声城市人为噪声比较大,主要是汽车点火噪声 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物10 典型的点火噪声其脉冲宽度约为典型的点火噪声其脉冲宽度约为15ns,相应频谱的,相应频谱的高端频率达高端频率达200MHZ1GHZ,假定一个汽车发动机有假定一个汽车发动机有8个汽缸,每个汽缸个汽缸,每个汽缸3000r/min,由于任一时刻只有半,由于任一时刻只有半数汽缸燃烧,所以数汽缸燃烧,所以汽车每秒钟产生的火花
8、脉冲数为:汽车每秒钟产生的火花脉冲数为: 若道路上许多车辆,则脉冲数量将被车辆的数目所乘。若道路上许多车辆,则脉冲数量将被车辆的数目所乘。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物113.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声人为噪声人为噪声属冲击性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噪声频谱较宽,强度随频率升高而下降频谱较宽,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,噪声源的数量和集中程度
9、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,其标准偏差噪声强度的地点分布可近似按正态分布处理,其标准偏差约为约为9dBBS与与MS所受影响不同所受影响不同噪声强度与接收天线的高度及天线离道路的距离有关噪声强度与接收天线的高度及天线离道路的距离有关我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物123.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声为了抑制人为噪声,应采取必要的屏蔽和滤波措施,也为了抑制人为噪声,应采取必要的屏蔽和滤波措施,也可在接收机上采取相应的措施可在接收机上采取相应的措施基准
10、人为噪声功率基准人为噪声功率N0=KT0Bi玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数K=1.3810-23W/(KHz-1)参考绝对温度参考绝对温度T0=290K;KT0=-204dBW/HzBi为接收机带宽为接收机带宽我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物133.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声人为噪声功率与频率的关系人为噪声功率与频率的关系 图左纵坐标是等效噪声系数(高于图左纵坐标是等效噪声系数(高于KT0Bi的的dB值值)美国美国ITT(国际电话电报公司国际电话电报公司)公布数据公布数据我吓了一跳,蝎子是
11、多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物143.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声例:例: 接收机接收机Bi=10lg200KHz=53dBHz N0=KT0Bi=-151dBW=-121dBm 若系统工作在若系统工作在900MHz频段,从上图查到市区人为噪声功频段,从上图查到市区人为噪声功率比率比N0高高18dB,所以实际城市的人为噪声电平为:,所以实际城市的人为噪声电平为: N= -151dBW+18dB=-133dBW=-103dBm 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢
12、?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物153.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声降低噪声的方法降低噪声的方法选择低噪声器件是降低噪声的基本方法选择低噪声器件是降低噪声的基本方法场效应管场效应管有有比晶体管小得多的最佳噪声系数比晶体管小得多的最佳噪声系数电阻是无源网络中主要噪声源,一般电阻是无源网络中主要噪声源,一般薄膜电阻薄膜电阻比比实心电阻实心电阻噪噪声小,声小,精度高,高频特性好。精度高,高频特性好。薄膜电阻中,又以金属膜电阻薄膜电阻中,又以金属膜电阻噪声最小噪声最小如果体积允许,尽量不要采用超小型电阻如果体积允许,尽量不要采用超小型电阻 金属薄膜电阻金属薄膜电阻 (
13、电子电路)(电子电路) 实心电阻(实心电阻(航空航天工业、海底电缆航空航天工业、海底电缆 )我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物16 采用塔顶放大器对上行信号质量的改善采用塔顶放大器对上行信号质量的改善l塔顶放大器的原理塔顶放大器的原理就是通过在基站接收系统的前端,即紧靠接收就是通过在基站接收系统的前端,即紧靠接收天线下方增加一个天线下方增加一个低噪声放大器低噪声放大器来实现对基站接收性能的改善。来实现对基站接收性能的改善。l塔顶放大器有利于降低基站接收系统的噪声,提高基站接收系统塔顶放大器有利
14、于降低基站接收系统的噪声,提高基站接收系统灵敏度灵敏度。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物173.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声l低噪声放大器低噪声放大器 l什么是什么是低噪声放大器?低噪声放大器? 答:放大器是放大电信号的装置,噪声系数很低的放大器称为低答:放大器是放大电信号的装置,噪声系数很低的放大器称为低噪声放大器。噪声系数通常用噪声放大器。噪声系数通常用NF表示。表示。 多级的级联放大器中,每一级放大器都会产生内部噪声,但多级的级联放大器中,每一级放大器都会产生内部噪声,但噪声源
15、在第一级时影响最大噪声源在第一级时影响最大对高增益放大器的设计,必须着重于使第一级放大器设对高增益放大器的设计,必须着重于使第一级放大器设计最佳计最佳噪声是指由系统材料和器件物理学产生的自然扰动噪声是指由系统材料和器件物理学产生的自然扰动衡量接收机或元器件噪声性能的好坏,常用噪声系数衡量接收机或元器件噪声性能的好坏,常用噪声系数NF表示表示 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物183.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声噪声系数噪声系数 信噪比:信噪比:衡量噪声对有用信号的影响程度衡量噪声对有用信
16、号的影响程度信号与噪声的功率之比:信号与噪声的功率之比:S/N=PS/PNvPS为平均信号功率,为平均信号功率,PN为平均噪声功率为平均噪声功率信噪比越大,信号越纯,质量越好,恢复原信噪比越大,信号越纯,质量越好,恢复原始信号就越容易始信号就越容易v传输的话音越清晰传输的话音越清晰v传输图像或文字时,分辨率越高传输图像或文字时,分辨率越高 理想放大器理想放大器(无噪声无噪声)的输出信噪比等于输入的输出信噪比等于输入信噪比信噪比 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物193.1移动通信中的噪声移动通
17、信中的噪声噪声系数用来衡量噪声系数用来衡量信噪比信噪比通过线性网络的变化通过线性网络的变化指网络输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值指网络输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值NF=(Si/Ni)/( So/No) Si为输入信号功率,为输入信号功率,Ni为输入噪声功率,为输入噪声功率,So为输出信为输出信号功率,号功率,No为输出噪声功率,为输出噪声功率,Si/Ni为输入信噪比;为输入信噪比;So/No为输出信噪比为输出信噪比工程设计中常用工程设计中常用信号电压有效值与噪声有效电信号电压有效值与噪声有效电压之压之比来定义信噪比及噪声系数比来定义信噪比及噪声系数 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖
18、的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物203.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声例:例:某某非非理想(实际)放大器输入信噪比为理想(实际)放大器输入信噪比为10,输入信号功率,输入信号功率为为1mW,噪声功率为噪声功率为0.1mW,放大器内部噪声为放大器内部噪声为1mW,功功率增益为率增益为AP=10 那么,放大器的输出信噪比为那么,放大器的输出信噪比为5; 放大器的噪声系数放大器的噪声系数NF(dB)=10lg10/5=3dB 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实
19、我的猜测没有错:表里边有一个活的生物213.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声理想放大器理想放大器NF=1,输出信噪比等于输入信噪比;输出信噪比等于输入信噪比;一般放大器一般放大器NF1噪声系数越接近于噪声系数越接近于1,放大器内部噪声越小,输,放大器内部噪声越小,输出信噪比下降的倍数也越少出信噪比下降的倍数也越少 噪声系数可定义为:负载上的总噪声功率噪声系数可定义为:负载上的总噪声功率No与与输入噪声通过无噪声的理想网络后加在负载上输入噪声通过无噪声的理想网络后加在负载上的噪声功率的噪声功率APNi之比,之比,NF=No/(APNi);AP=So/Si 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西
20、,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物223.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声多级放大器级联时的噪声系数为多级放大器级联时的噪声系数为(Friis公式公式): 级联放大器的噪声系数主要受第一级噪声的影响级联放大器的噪声系数主要受第一级噪声的影响图图 两级放大器的直接耦合级联两级放大器的直接耦合级联 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物233.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声塔放位置塔放位置 馈线馈线:连接天线和发射机输出端(或接收机
21、输入端)的电:连接天线和发射机输出端(或接收机输入端)的电缆称为传输线或馈线缆称为传输线或馈线 设:基站系统噪声系数设:基站系统噪声系数NF2=5dB(3.15倍倍);天线馈线损耗;天线馈线损耗LC=3dB(2倍倍);塔顶放大器噪声系数;塔顶放大器噪声系数NF1=1.5dB(1.41倍倍);塔顶;塔顶放大器增益放大器增益AP1=12dB(16倍倍)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物243.1移动通信中的噪声移动通信中的噪声整机噪声系数:整机噪声系数:根据根据Friis公式,以公式,以NF1为主
22、,共取前两项为主,共取前两项加塔放后整机噪声系数为加塔放后整机噪声系数为 NF=1.41+(3.15-1)/16=1.54(2.4dB)基站不加塔放的噪声系数为基站不加塔放的噪声系数为NF =LC+NF2=8dB 塔放使基站的噪声系数降低塔放使基站的噪声系数降低8-2.4=5.6dB 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物25l基带信号基带信号:基带信号是原始的电信号,一般是指基本:基带信号是原始的电信号,一般是指基本的信号波形,在数字通信中则指相应的电脉冲。的信号波形,在数字通信中则指相应的电脉
23、冲。 l调制调制:是把基带信号变换成传输信号的技术。在无线:是把基带信号变换成传输信号的技术。在无线遥测遥控系统和无线电技术中调制就是用基带信号控遥测遥控系统和无线电技术中调制就是用基带信号控制高频载波的参数(振幅、频率和相位),使这些参制高频载波的参数(振幅、频率和相位),使这些参数随基带信号变化。用来控制高频载波参数的基带信数随基带信号变化。用来控制高频载波参数的基带信号称为调制信号号称为调制信号。 3.2互调干扰互调干扰我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物26m(t)OtA0 m(t)Ot
24、OOttcosc(t)sAM(t)1M()A0HHccA0SAM()0210调幅过程2.exe我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物27l什么是线性系统?什么是线性系统? 答:答:“线性系统线性系统”是一个应用较广泛的词。用在不同领域,表达是一个应用较广泛的词。用在不同领域,表达的内容虽不同但道理相通。的内容虽不同但道理相通。 例:例: 在数学中在数学中,f=2x ,f=2x ,当当x=1 x=1 时,则时,则 f=2f=2;当;当 x=2 x=2 时,时,f=4 f=4 如果继续算下去,如果继续
25、算下去,f f 与与 x x 总是成总是成 2 2倍的关系,如倍的关系,如果把这种关系用二维座标描述出来,你会发现是一条直线,我们果把这种关系用二维座标描述出来,你会发现是一条直线,我们说,这是说,这是“线性线性”关系,又称为关系,又称为线性函数。线性函数。 在电路中在电路中,一个放大器的输入与输出如果成固定比例,即无论频,一个放大器的输入与输出如果成固定比例,即无论频率高低,放大倍数总是不变,我们称这个放大器,是一个线性放率高低,放大倍数总是不变,我们称这个放大器,是一个线性放大器,即是一个大器,即是一个线性器件线性器件,也称,也称“线性系统线性系统”。 3.2互调干扰互调干扰我吓了一跳,蝎
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- 移动 通信 中的 噪声 干扰 分析 ppt 课件
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