通信原理 - 噪声

在任何通信系统中，在信号传输或接收信号时，一些不需要的信号会进入通信，使接收者感到不愉快，从而影响通信质量。这种干扰称为噪声。

什么是噪声？

噪声是一种不需要的信号，它会干扰原始消息信号并破坏消息信号的参数。通信过程中的这种改变会导致消息被更改。它最有可能进入信道或接收器。

通过查看以下示例可以理解噪声信号。

因此，可以理解噪声是没有模式、没有恒定频率或幅度的某种信号。它非常随机且不可预测。尽管无法完全消除噪声，但通常会采取措施减少噪声。

最常见的噪声示例是 −

• 无线电接收器中的嘶嘶声

• 电话交谈中的嗡嗡声

• 电视接收器中的闪烁等。

噪声的影响

噪声是一种影响系统性能的不便特性。以下是噪声的影响。

噪声限制了系统的操作范围

噪声间接限制了放大器可以放大的最弱信号。混频器电路中的振荡器可能会因为噪声而限制其频率。系统的运行取决于其电路的运行。噪声限制了接收器能够处理的最小信号。

噪声影响接收器的灵敏度

灵敏度是获得指定质量输出所需的最小输入信号量。噪声影响接收器系统的灵敏度，最终影响输出。

噪声类型

噪声的分类取决于噪声源的类型、噪声显示的效果或噪声与接收器的关系等。

噪声的产生主要有两种方式。一种是通过一些外部源，另一种是由接收器部分内的内部源产生的。

外部源

这种噪声通常由外部源产生，可能出现在通信介质或信道中。这种噪声无法完全消除。最好的方法是避免噪声影响信号。

示例

此类噪声最常见的示例是 −

• 大气噪声（由于大气不规则性）。

• 地外噪声，例如太阳噪声和宇宙噪声。

• 工业噪声。

内部来源

此噪声由接收器组件在运行时产生。由于电路中的组件持续运行，可能会产生几种类型的噪声。此噪声是可以量化的。适当的接收器设计可以降低这种内部噪声的影响。

示例

这种噪声最常见的示例是 −

• 热扰动噪声（约翰逊噪声或电噪声）。

• 散粒噪声（由于电子和空穴的随机运动）。

• 渡越时间噪声（在渡越期间）。

• 杂项噪声是另一种噪声，包括闪烁、电阻效应和混频器产生的噪声等。

信噪比

信噪比 (SNR) 是 信号功率与噪声功率之比。 SNR 值越高，接收输出的质量就越好。

可以使用以下公式计算不同点的信噪比 −

$$输入 \: SNR = (SNR)_I = \frac{调制信号的平均 \: 功率 \:}{输入处噪声的平均 \: 功率 \:}$$

$$输出 \: SNR = (SNR)_O = \frac{解调信号的平均 \: 功率 \:}{输出处噪声的平均 \: 功率 \:}$$

品质因数

输出 SNR 与输入 SNR 之比可称为品质因数 (F)。它用 F 表示。它描述了设备的性能。

$$F = \frac{(SNR)_O}{(SNR)_I}$$

接收器的品质因数为 −

$$F = \frac{(SNR)_O}{(SNR)_C}$$

这是因为对于接收器而言，信道就是输入。