射頻系統(tǒng)有哪些噪聲？

任何射頻系統(tǒng)中的噪聲都是具有隨機(jī)幅度和頻率的信號(hào)。它可以顯示為電壓或電流，它一直在變化。根據(jù)頻率分布，它可以在整個(gè)頻譜中以各種形式延伸，但幅度并不總是相同。在噪聲方面沒有特定的模式。

噪聲會(huì)掩蓋所需的信號(hào)，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤并增加誤碼率。

如果 n（t） 是噪聲，則噪聲的平均 power 可以定義為：

什么是功率譜密度 （PSD） 函數(shù)？

信號(hào)的功率譜密度 （PSD） 將信號(hào)中存在的功率描述為每單位頻率的函數(shù)。它顯示了功率和頻率之間的關(guān)系。PSD 還顯示強(qiáng)度隨頻率的變化。換句話說，我們可以說 PSD 顯示了隨頻率變化強(qiáng)或弱。例如，在圖中，f1 的噪聲功率高于 f0，f0 具有低噪聲能量，因此功率較低。

PSD從理論上是可以計(jì)算的。

PSD 始終以 1Hz 表示功率，因此帶寬限制為 1Hz。如果我們?nèi)?PSD 的積分，PSD 下的面積等于 average power。

噪聲的分類

熱噪聲：它是由于溫度而發(fā)生的，溫度導(dǎo)致電荷的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)——通常是導(dǎo)體中的電子。

散粒噪聲：這種噪聲是由電流隨時(shí)間變化的波動(dòng)引起的。

相位噪聲：這種形式的噪聲在射頻和其他信號(hào)上可見。它以信號(hào)擾動(dòng)或相位抖動(dòng)的形式出現(xiàn)。

閃爍噪聲：它幾乎存在于所有電子元件中，并且與頻率成反比。如果頻率增加，閃爍噪聲會(huì)減少。它通常以電阻波動(dòng)的形式出現(xiàn)。

雪崩噪音：它發(fā)生在在雪崩擊穿點(diǎn)或附近區(qū)域工作的晶體管的 PN 結(jié)中。

所有有源和無源設(shè)備都有自己的噪聲。添加到外部噪聲中的器件噪聲會(huì)降低輸出端的 SNR。這種噪聲是由用于設(shè)計(jì)模塊的組件產(chǎn)生的，如電阻器、晶體管和非理想電感器。這些分量對(duì)總噪聲有貢獻(xiàn);因此 SNR 輸入不等于 SNR 輸出。因此，我們也可以說 MOSFET 和 BJT 會(huì)產(chǎn)生噪聲。理想的電感器是無噪聲的，因?yàn)樗鼪]有任何與之相關(guān)的寄生電容。然而，在現(xiàn)實(shí)世界中，我們總是會(huì)有一個(gè)電阻小、寄生電容不理想的電感，它會(huì)產(chǎn)生噪聲，但不會(huì)像電阻和晶體管那樣多。

電阻器中的噪聲：?電阻器產(chǎn)生的噪聲類型是Thermal Noise。熱能導(dǎo)致電阻器中的電荷載流子隨機(jī)攪動(dòng)，因此會(huì)產(chǎn)生噪聲。由于熱量，電荷開始隨機(jī)移動(dòng)并產(chǎn)生噪音。這種噪聲在 PSD 中以兩種方式顯示，一種是電壓源，另一種是并聯(lián)電流源。熱噪聲取決于電阻器的值和溫度。提高溫度會(huì)增加熱攪動(dòng)，因此會(huì)增加噪音水平。在電流中，它與 R 的值成反比，如以下公式所示：

上圖顯示了熱噪聲的電壓譜密度?？梢杂^察到，頻譜密度與頻率是恒定的，因?yàn)榉匠讨袥]有頻率分量。當(dāng)頻率達(dá)到非常高的值時(shí)，圖中顯示了一個(gè)點(diǎn)，并且噪聲開始降低。但是，許多應(yīng)用程序在恒定的光譜密度下工作。

晶體管中的噪聲：有兩種類型的噪聲與 MOS 相關(guān)：熱噪聲和閃爍噪聲。晶體管在通道內(nèi)具有電荷載流子，這些電荷會(huì)因溫度而隨機(jī)移動(dòng)。因此具有熱噪聲。

晶體管的柵極處使用并聯(lián)電流源或電壓源進(jìn)行建模，晶體管的噪聲模型

在方程中，'γ' 是超額噪聲系數(shù)，并且是常數(shù)。長(zhǎng)通道晶體管的 γ 為 2/3，短通道晶體管為 2。因此，我們可以說短通道晶體管的 γ 高于長(zhǎng)通道晶體管的 γ。隨著設(shè)備的尺寸越來越小，它會(huì)產(chǎn)生更多的噪聲，這是主要缺點(diǎn)之一。

閃爍噪聲總是出現(xiàn)在低頻中，它與頻率成反比，如果我們降低頻率，閃爍噪聲就會(huì)增加，如圖所示。閃爍噪聲只能通過增加晶體管尺寸來降低，但它可能會(huì)導(dǎo)致其他問題，如尺寸限制和更高的寄生。這是 size-parastic 和 noise 之間的一種權(quán)衡。熱噪聲的 PSD 是常數(shù)，閃爍噪聲隨頻率變化。因此，我們可以說，與熱噪聲相比，閃爍噪聲在低頻占主導(dǎo)地位。PMOS 晶體管的 K（玻爾茲曼常數(shù)）低于 NMOS，這意味著 PMOS 的閃爍噪聲相對(duì)較低。

閃爍噪聲的影響

在設(shè)計(jì)零中頻接收器時(shí)面臨的最重要的問題是閃爍噪聲。閃爍噪聲不僅是影響零中頻接收機(jī)，也同樣影響低IF接收機(jī)。

當(dāng)通道在零頻率附近時(shí)，它具有非常低的頻率，正如我們所知，閃爍噪聲在低頻中占主導(dǎo)地位，它的功率譜密度 （PSD） 與頻率成反比。因此，隨著頻率的降低，閃爍噪聲變得占主導(dǎo)地位。

只考慮熱噪聲的噪聲總功率 Pn2 ，閃爍噪聲時(shí)的噪聲總功率Pn1

█?最后的話

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