通信原理 - 噪声
在任何通信系统中,在信号传输期间或接收信号时,一些不需要的信号会被引入通信中,使接收者感到不愉快,从而质疑通信质量。这种干扰称为噪声。
什么是噪音?
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改变。它最有可能是在通道或接收器处输入的。
通过查看以下示例可以理解噪声信号。
因此,可以理解,噪声是一些没有模式、没有恒定频率或幅度的信号。它是相当随机且不可预测的。通常会采取措施来减少它,但不能完全消除它。
最常见的噪音例子是 -
无线电接收器中发出嘶嘶声
电话交谈中发出嗡嗡声
电视接收机等中的闪烁
噪音的影响
噪声是一个影响系统性能的不方便的特性。以下是噪声的影响。
噪声限制了系统的工作范围
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。噪声会影响接收器系统的灵敏度,最终影响输出。
噪音的类型
噪声的分类是根据源的类型、它所表现出的效果或它与接收器的关系等来进行的。
产生噪音的方式主要有两种。一种是通过某些外部源,而另一种是由接收器部分内的内部源创建。
外部源
这种噪声通常是由可能出现在通信媒介或通道中的外部源产生的。这种噪音无法完全消除。最好的方法是避免噪声影响信号。
例子
此类噪声最常见的例子是 -
大气噪声(由于大气中的不规则性)。
外星噪声,例如太阳噪声和宇宙噪声。
工业噪音。
内部来源
这种噪声是由接收器组件在运行时产生的。电路中的元件由于连续工作,可能会产生几种类型的噪声。这种噪音是可以量化的。正确的接收器设计可以降低这种内部噪声的影响。
例子
此类噪声最常见的例子是 -
热搅拌噪声(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)。
传输时间噪声(在转换期间)。
杂项噪声是另一种类型的噪声,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高。
不同点的信噪比可以使用以下公式计算 -
$$输入\: SNR = (SNR)_I = \frac{调制信号的平均功率}{输入处的噪声平均功率}$$
$$输出\: SNR = (SNR)_O = \frac{解调信号的平均功率}{输出处噪声的平均功率}$$
$$通道\: SNR = (SNR)_C = \frac{调制信号的平均功率}{消息带宽中噪声的平均功率} $$品质因数
输出 SNR 与输入 SNR之比可称为品质因数 (F)。它由F表示。它描述了设备的性能。
$$F = \frac{(SNR)_O}{(SNR)_I}$$
接收器的品质因数是 -
$$F = \frac{(SNR)_O}{(SNR)_C}$$
之所以如此,是因为对于接收器来说,通道就是输入。