噪声。电噪声可定义为在接收机输出端出现的所有不需要的电压或电流。它可能只是非常令人讨厌，比如偶尔出现的静电噪声，或连续的噪声信号，它的振幅大到足以将有用信号淹没。
噪声信号通常在产生时很小，例如在微伏级。因此你也许会产生疑问： 为什么它会引起这么大的麻烦呢？
通信接收机是非常灵敏的设备。它必须将输入端所输入的非常小的信号放大，以驱动扬声器。图1-1所示的是标准fm无线电（接收机）的模块框图。
第一个放大器模块构成了接收机的前端，用来放大从接收机天线上接收到的小于10uv的信号。它带来的噪声并不是非常大，以至于破坏接收，即使发射机的输出为几千瓦也是这样。因为当接收到的时候，该信号已被严重衰减。
因此，如果接收到的有用信号与无用噪声信号具有同样的数量级，这通常是不难理解的。这种情况非常糟糕，因为接收机本身加入了加性噪声。
接收到的无线电信号如果在传输介质中引入了噪声，称为外部噪声。接收机引入的噪声称为内部噪声。在研究通信系统中如何强调考虑噪声的重要性都不过分。
外部噪声。人为噪声：外部噪声最讨厌的形式通常是人为的，它常常由产生火花的装置引发，如引擎点火系统、荧光灯和电动机的整流器。
这些噪声实际上是从产生源向大气“ 辐射”或者说发射的。这种方式和发射天线把有用信号发射到接收天线是一样的。这个过程称为波的传播，这是第12章的主题。
如果人为噪声位于发射的无线电信号附近，并且在它的频率范围内，这两个信号就会“叠加”在一起。这很显然是不受欢迎的现象。人为噪声的频率是随机的，可达到约500mhz。
人为噪声的另一个常见**是大多数电力系统供电线路。在这个环境下，接收机直流供电输出的交流波动可以归类为噪声（无用电信号），对于接收极小信息信号的接收机，它越小越好。另外，交流电力线包含电压波动。
这是由高电感负载(如电动机)的开关引起的。在电梯附近操作灵敏的电子设备当然不是什么好建议！人为噪声在人口稀少的地区是很弱的，这也就是为什么会把极灵敏的通信设备（如卫星跟踪站）放在沙漠地区的原因。
大气噪声： 大气噪声是由大自然地球大气扰动造成的。闪电放电是最主要的诱因。
它的频率范围涵盖了整个无线电频谱，但是它的强度与频率成反比，因此在低频端它是非常讨厌的。在标准的am无线电接收机上听到的静电噪声就证明了这一点。接收机附近的雷雨造成的噪声幅度是最大的，但是远端干扰所带来的影响也是一个因素。
当晚上通过am接收机收听远距离的电台时，这一点很明显。对于超过20mhz的频率，这个影响就不是很大了。
空间噪声：另一种外部噪声来自于外部空间，称为空间噪声。根据其源头，它划分成了太阳和其他星球。源于太阳的称为太阳噪声，太阳噪声是周期性的，每11年达到峰值，非常讨厌。
其他星球也产生空间噪声，这种噪声称为宇宙噪声。因为它们比太阳远得多，所以他们单个的影响是很小的。但是它们不计其数，并且有附加影响，也不容忽视。
空间噪声的频率从8mhz到1.5ghz。它也包含了小于8mhz的能量，但是在到达大气之前已经被地球的电离层吸收。
电离层在大气层之上，有大量的自由离子和电子，对波的传播有很大的影响，它包括距离地球表面60英里到几百英里的区域（详情请参考第13章）。
内部噪声：如前所述，内部噪声由接收机自身引起。这样，在接收天线处就已经存在的噪声（外部噪声）在到达输出之前又增加了新的分量。
接收机的主要噪声源于第一级放大，在这有用信号电平最低，而与信息信号相比，注入的噪声信号在这里是最大的。图1-2可以帮助理解这一点，虽然所有随后的各级放大都引入噪声，但与第一级比起来它们的影响通常可忽略，因为信号电平更高了。请注意放大器1和放大器2之间引入的噪声并没有显著地增加有用信号的噪声，虽然它与注入到放大器1的噪声的数量级是相同的。
正是由于以上的原因，接收机的第一级放大必须仔细设计，使之具有低噪声特性，接下来的几级重要性递减，因为有用信号越来越大。
热噪声：电子电路可以产生两种基本类型的噪声。第一种是由于导体中自由电子和振动离子的热相互作用而产生的噪声。
它导致电阻器两端电子到达的速度变化非常随机，因而电阻器的电位差发生变化。电子设备的电阻和阻抗会不断产生噪声电压。j。
b johnson于2023年首先研究了这种类型的噪声，常称为约翰逊噪声。因为它与温度有关，所以也被称为热噪声。它的频率涵盖了整个有用的频谱，这导致它有了第三个名字：
白噪声（**于光学，因为白色包含了所有的频率或颜色）。名词约翰逊噪声，热噪声和白噪声可以互换使用。约翰逊噪声的功率可以表示如下：
pn = kt△f1-10)
式中，k=玻尔兹曼常数（1.38x10-23j/k）
t=以开尔文（k）为单位的电阻温度。
f=系统的频率带宽。
因为噪声功率与相关带宽成正比，所以限制接收机的带宽是一个非常明智的选择。你也许感觉奇怪：噪声怎么会与带宽有关？
噪声是具有随机瞬时幅度的交流电压，但是它的rms值是可以**的。噪声电压的频率和电压峰值一样也是随机的，测量的频率越多（带宽越大），噪声电压越大。这表明测量到的通过电阻两端的rms噪声电压是频率带宽的函数。
因为p = e2/r,所以我们可以重写公式（1-10）以计算电阻器产生的噪声电压。假设噪声源有最大的功率转移，噪声电压可以分成负载和其自身两部分，如图1-3所示。
pn = kt△f
因此： en1-11)
式中，en是rms噪声电压，r是产生噪声的电阻。热噪声的瞬时值是不可**的，但是根据公式（1-11），其峰值通常小于rms值的10倍。所有非电阻类器件的热噪声都是由它们内部的阻抗直接引起的，而与他们的组成关系不大。
这一点适用于电容、电感和所有电子器件。公式（1-11）适用于铜线绕线电阻器，现有的其他类型的电阻器表现的噪声电压会稍大一点。不同电阻器即使有一样的电阻值他们的噪声电平也会不同，因而就有了低噪声电阻器一说，这个名词你以前可能听说过，但是并不理解它。
标准的碳电阻器是最便宜的一类电阻器，但不幸的是，它们的噪声也最大。金属膜电阻器具有最高的性价比，可以用在任何场合，尤其是要求低噪声的地方。极限噪声性能（即产生的噪声最小）可以通过最昂贵且体积最庞大的那类电阻器——线绕电阻器获得。
尽管有偏差，我们还是用公式（1-11）作为所有计算的一个合理近似。
晶体管噪声：在例题1-5中，只考虑了热噪声，并没有考虑由晶体管引入的噪声。晶体管噪声的主要起因是散粒噪声。
这是由存在于所有形式的半导体内的电流载波的离散颗粒的特性所造成的。这些电流载体，即使在直流条件下，也不是以稳定连续的方式移动，这是因为他们移动的路径是随机性，因而它们移动的距离就不同。“散粒噪声”这个名词**于这样一个事实：
当放大后的信号输入到扬声器的时候，听起来就好像大量的铅粒落到金属表面。散粒噪声和热噪声是可以叠加的。不幸的是，没有一个有效的公式可以计算散粒噪声的值。
散粒噪声的源头**与晶体管中发射极-基极和集电极-基极内的电流。因此，器件用户必须参考制造商的产品使用数据表查阅散粒噪声的特性。第1-5节将告诉你处理这类数据的方法。
散粒噪声通常随着直流偏置电流成正比增加，但这对mosfet是个例外，因为在mosfet类型的晶体管中，散粒噪声看起来和直流电流大小没有关系。
频率噪声：有两种尚不确定的器件噪声发生在频率的两个极端。低频效应称为过量噪声，主要发生在1khz以下频率。
它与频率成反比，而与温度和直流电流的大小成正比。一般认为它是由半导体晶体表面缺陷造成的，而且随着频率的不同而不同。过量噪声通常称为闪烁噪声、粉红噪声或1/f噪声。
它在双极结晶体管（bjt)和场效应晶体管（fet)中都存在。
在高频端，器件噪声在元件的高截止频率附近快速上升。当电流通过极结的过渡时间与信号的周期可比时（即较高的频率），一些电流会渗透回源头或发射极。这种效应称为渡越噪声。
这些高或低的频率效应在接收机设计时相对不太重要，因为关键的的端（前端）通常工作在1khz之上，并且有希望在器件的高频截止区域之下。但在设计低电平、低频率放大器时，低频效应非常重要，这类放大器常见于仪器或医疗应用当中。
半导体器件（和电子管）的噪声强度与频率的关系曲线呈现出澡盆的形状，如图1-4所示。在低频端，过量噪声占主导，而在中间范围内散粒噪声和热噪声占优势，在此之上频率效应取得主导。当然，电子管现在很少应用了，幸运的是，它们的替代品——半导体表现出非常好的噪声特性。
因为半导体的内部阻抗，会产生热噪声和散粒噪声，如图1-4所示，制造商的数据表提供的噪声特性综合考虑了散粒噪声和热噪声的影响。在器件的截止频率处，高频效应（fhc）占主导，噪声增加很快。
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