射频噪声理论和工程应用_卜景鹏_9787302600206_湖南知新文化传播有限公司读者荐购服务

射频噪声本质上为高频率的电子噪声, 广泛存在于射频链路的各个环节内, 在器件、电路和系统等通信系统的各个层次中均有体现。射频噪声水平是电子器件、模块、系统的重要参数指标, 直接决定了电路能够识别和处理的最小信号水平, 进而决定了系统的最远通信距离、雷达的极限探测能力以及遥感的探测分辨率等关键指标。本书是作者基于多年工程设计与科研工作中积累的大量读书笔记而写成, 全书共 1 0章, 内容从基本噪声理论开始, 系统地论述半导体噪声、器件噪声、系统噪声以及天线噪声的理论和数学推导, 并就噪声源、噪声测试以及噪声在射频工程中的应用展开详细的介绍。本书可作为通信、雷达、遥感等技术领域的科研人员、工程技术人员的培训教材或工程设计参考书。

噪声定义为叠加在有用信号上、影响有用信号接收与检测的不期望扰动。噪声是自然界中普遍存在的现象，任何物理量，无论在什么环境中，无论采用多么精密的测试仪器，观测到的信号中都伴随有噪声。现代科学技术应用中，各种物理量大多转换为电信号进行观测和研究，各种信号伴随的噪声也转换为电子噪声，因此可通过研究电子噪声来探查各种物理量的噪声。本书所介绍的射频噪声实质上为高频电子噪声，是电子噪声的一种，射频噪声主要存在于高频和射频电路中，在通信、雷达、遥感和导航等领域的研究中具有重要地位，射频系统的噪声水平直接影响系统的功能极限。
一般来说，噪声是有害的，较高幅度的噪声会限制接收设备检测微弱信号的能力，降低信号的检测质量，严重时还会淹没有用信号，导致信号无法识别。工程实践和科学研究中各种物理量的检测和信息接收常常由于远距离、高衰减等原因，接收到的有用信号强度很弱，若有用信号功率与噪声功率之比低于一定阈值，系统将无法识别信号，导致检测失灵或通信失败。对于通信和雷达应用来说，一部分系统噪声来自环境，通过天线的接收进入射频电路，同射频电路自身的噪声叠加，共同决定了系统的噪声功率水平。系统电噪声的功率水平决定了系统可检测的最小信号幅度，决定了通信和雷达等系统的最远可用距离。当系统的噪声功率较大、信噪比较低时，为了实现微弱有用信号的检测，不能单纯地依靠幅度放大提高信噪比，而需要采取抑制噪声功率措施，提高信号与噪声功率的比值，才能实现信号的检测和信息提取。
在通信和雷达应用中射频噪声是有害的，但在电子对抗、微波遥感以及射电天文等领域，射频噪声却是有用信号。例如在电子对抗领域，可以利用大功率噪声实现对目标信号的干扰，使得对方的雷达、侦测和其他通信设备不能正常工作，保护己方军事力量。微波遥感和射电天文则是通过接收和识别目标辐射的热噪声，反演获取目标的物性特征。
噪声是一种随时间变化的物理量，但没有明确的数学表达式，其数学本质是一种随机过程，因此只有使用统计学的一些概念才能够准确地描述噪声的性质和参数。本书共10章。第1章简要地介绍概率、随机变量、随机过程以及统计和功率谱等相关理论，希望读者在阅读其他章节前能够对噪声的基本理论有所了解。射频噪声主要存在于射频电路以及射频系统中，为高频或射频频段的电子噪声，主要表现为电压噪声、电流噪声、射频波或功率波等形式。第2章系统地介绍热噪声、散粒噪声、闪烁噪声等射频噪声种类，分析了其来源以及噪声功率谱等重要参数的计算公式。第3章讲述射频电路基本电子器件的噪声特性，包含无源器件和有源器件，重点介绍电阻和半导体的噪声表现。第4章主要介绍用于衡量噪声强度的两个概念，即等效噪声温度和噪声系数，推导两者的级联公式，简要介绍两者相互换算关系以及两者各自的应用局限性。第5章将噪声源引入微波网络，将电子器件特别是有源电路的内部噪声抽象为噪声电压源和噪声电流源，然后将该噪声源作为基本器件纳入电路分析模型，从而能够结合微波网络和线性电路模型对复杂有源电路网络的噪声性能进行分析和计算，本章后半部分则基于微波网络介绍射频放大器的基本分析和设计方法。射频系统的噪声功率水平除了电路的噪声贡献以外，还包含天线的输入噪声，两者之和决定了系统的信噪比。第6章系统地介绍天线噪声的来源和功率谱的理论计算。第7章介绍噪声背景下有用信号的检测方法，并介绍射频接收机的基本理论。第8章介绍人工噪声源和噪声测试理论及测试方法。第9章介绍噪声理论在通信、雷达、电子对抗、卫星遥感等领域中的应用，对于通信和雷达而言，噪声是有害的，而对于电子对抗和卫星遥感来说，噪声却是有益的，在实际工程应用中应充分掌握射频噪声这门学科，趋利避害，合理利用噪声、实现工程设计目标。第10章简要地介绍电磁兼容理论，分析电磁干扰机理，并提出降低干扰的若干措施。
在时间碎片化、精力分散、信息爆炸、风气浮躁的时期，能够安坐于书房，研读一些书，深耕一门学科，并将所学所悟变成文稿实在是一件有趣且上瘾的事情，若该文稿还能对读者有所裨益，那实在是作者的荣幸。本书基于作者工程设计经验和读书笔记历时三年写成，在此特别感谢Zlibrary、知网以及Alexandra Elbakyan女士。同时特别感谢中山香山微波科技有限公司总经理东君伟博士，正是在他的大力支持和鼓励下，才有本书的诞生。特别感谢我的夫人马向华女士，作为本书的第一位读者，她提出许多写作建议和意见，并承担了本书文字校对、排版和制图等工作。同时为了支持本书写作，她还独自承担全部的家务和子女抚养的重担。特别感谢我的母亲李业红女士，感谢她多年来对全家的付出和牺牲。另外还要再次感谢缪旻教授、秦三团博士对于本书的贡献。
限于作者的水平，本书内容难免有疏漏和不妥之处，恳请专家和读者批评指正。
作者
2022年4月于广东中山

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