系统噪声功率、噪声温度、噪声系数 (系统噪声功率计算 P=I/R)

在有线电视网络*中有一个重要的指标：载噪比（C/N），它是有线电视网络三大（CTB、CSO）评价指标之一，噪声是一种随机起伏的信号或电压，*中的任何无源器件都会产生一恒定的噪声，我们称这种噪声为白噪声或叫热噪声。这种噪声的特点是在很宽的频带内其幅值都是平坦的。一般情况下我们用NP=K.T.P来描述白噪声的功率，式中NP表示白噪声功率，K是波尔滋曼常数，其值为K=1.*-；B为带宽单位是HZ；T为绝对温度单位为K。我国现行的PAL-D制电视信号标准射频带宽为5.MHZ，即B=5.*，那么在常温下（。C，即T=K）那么其噪声功率是NP=1.*-**5.*=2.*-w,用DBm表示NPdbm=lg{(2.*-)*}=-.dbm,用dbuv表示Npup=.-.=2.dbup。另外，描述噪声的另一个物理量是噪声温度，它是这样定义的，根据公式NP=K*T*B当带宽B为单位带宽时（B=1HZ）NP=K*T。从式可看出这时的噪声功率可以用等效噪声温度Te来进行描述，它的具体含义是：把一个相当的电阻加热，使其热噪声输出与该器件在所用频率上的噪声输出相等时，用此时的绝对温度表示的温度。也就是说设备的内部噪声NA可以看成是内阻r在温度为Te时所产生的噪声。可以认为噪声温度是噪声功率的另一种表示形式，如卫星天线的高频头就习惯用噪声温度来标注的。上面我们所说的噪声功率要与有用信号相比较才有意义，如载噪比（C/N）或信噪比（S/N）。噪声功率输出大的设备其噪声特性不一定不好，这就是说噪声功率只能反映设备本身产生的噪声电平的大少，并不能反映出该设备对信号质量的影响，因此设备输出的载噪比不但与噪声功率有关还与输入信号的载噪比有关。为此我们引入了一个噪声系数的物理量，在图1中Ci/Ni是输入信号的载噪比，Co/No为输出信号的载噪比NA是设备所产生的噪声功率，KP是设备的增益显然有NO=KP*Ni+NA;Co=KP*Ci所以Co/No=KP*Ci/KP*Ni+NA=Ci/(Ni+NA/KP),从式中我们看出信号经过该设备后载噪比发生了变化，那么这个变化量我们就定义为这个设备的噪声系数。

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下面用有线电*道处理器为例说明噪声系数的定义。现假设频道处理器的增益G=（bd），温度为T=K,输入信号为多元八木天线，该频道处理器的噪声温度为K。为此，输入的信号噪声功率是Ni=K*T*B,频道处理器的输出噪声功率是No=G*K*T*B=2.*-w用dbuV表示No=.-.=.4dbuV。上面得出的输出噪声电平是以频道处理器本身不产生噪声为前提的，实际上并非如此，如考虑设备本身所产生的噪声功率则有：输出噪声功率No1=G*K[T+Te]*B=1.*-w,用dbuV表示No1=.-.=.3uV，那么此频道处理器的噪声系数是No1-No=.3-.4=8.9dbuV,它是该设备本身噪声品质的衡量参数。最后谈一谈载噪比与*信噪比的关系：可用下式表示：(C/N)db-(S/N)db=7.+lg[(W-0.)/B],式中W为*噪声带宽，B为射频带宽，根据此公式并跟据我国的PAL-D制电视制式标准，我们可以得出：（C/N）db-(S/N)db=7.+lg[(6-0.)/5.]=7.DB,即S/N=C/N-7.DB。思维稿　　光纤网络中的色散在有线电视光纤网络中产生非线性失真的主要是光纤的色散问题，光纤的色散特性对光信号传输产生很大的影响，在数字式传输中会产生误码，从而*了传输比特率，在模拟式传输中*信号传输频带宽度。在有线电视传输中，光纤色散特性使信号发生复合二阶失真（CSO）和复合三次失真（CTB）要分析光纤的色散我们必须要知道一些光纤传输中的基本概念。1、光纤传输中的传导模光纤传输中的传导模，用几何光学理论解释是：既满足全反射条件又满足相位一致条件的光线束。从电磁波理论认为的“模式”是电磁波所设定的波导结构及工作频率下进行传播时，可以存在的电磁场的形式。光纤有一个重要的参数[Page]----归一化频率用V表示。V=2π*n1*α*2Δ的轮奸方/λ式中λ为光波长，n1为纤心的折射率，α为纤心半径，Δ为相对折射率差。光纤的模数是由V参数确定的，V值小于2.的范围内是单模光纤，大于此值的是多模光纤。单模光纤中的所谓截止波长是指光纤中的次低阶模被截止时的归一化波长。按波动理论有：一个传播常数决定一种电磁场分布形式，称为一种模式，在规定波长下仅能传导一个模式的光纤，称为单模光纤。除基模外，其他模式在V参数小于某一值时便不能传导的最短波长称为截止波长。在有线电视光纤网络中，都是使用单模光纤，所以下面我就只对单模光纤进行讨论。2、光纤的带宽与色散光在光纤中传播时，由于其频率不是单一频率所以工作模式不是单一工作模式，故传播速度略有差别，这种速度的差别称之谓色散。若调制波是数字式脉冲，解调后信号的宽度会扩展，这样会产生误码，制约了传输速率的提高。当调制波形是模拟信号，则检波后电平随信号频率的增高而降低，表现为非线性失真，使基波的谐波分量增加，CATV信号在光纤网中传输造成CSO和CTB指标的劣化，这些现象称为光纤的色散特征，对于后者的色散特性也称带宽特性（或称频率特性）。光纤产生色散有三大成因：模间色散、材料色散、结构色散。模间色散是由各传导模式的传播常数不一样而引起的是多模光纤中产生光纤色散最大的成因。材料色散也称为折射率色散，光纤中光的传播速度与纤心折射率有关，而纤心的折射又随波长而变化。另外，光纤中的光源发出的光都不是单一的波长，都具有一定的谱宽，在这个宽度范围内，折射率不同导致不同波长的光信号的群速度参差不齐而产生群时延差，形成材料色散。结构色散也称波导色散，由于光纤的各个模式的群速度随着波长而变化，形成在信号波长范围内的群时延差而产生的结构色散。结构取决于波导结构（光纤的直径），波长、折射率、相对折射率差等。

可以说色散是脉冲展宽在时域的反映，带宽是模拟信号传输在频域上的反映。我们常用一个称为色散系数D来描述光纤的色散指标。它是这样定义的：1nm波长范围（指光源的谱宽小于1nm）的光通过1KM光纤所出现的时延差异，单位为ps/nm.km,D越小，则光纤带宽越大，单模关纤带宽与色散系数D的关系为：Bf=.5/(D.L)GHZ。式中L为光纤长度（KM）。例如，1.um波长的光源，其谱宽小于1nm，其D值是小于3.5ps/nm.km。则1KM单模光纤的频宽为Bf>.GHZ,KM单模光纤的频带则为3.GHZ，可见在光纤网络中，传输的距离越长，色散就越严重。3、光纤色散特性产生的非线性失真经上面的讨论我们知道，光纤的色散特性，其实质是因传输波长的不同使光的群速度（调制信号的传输速度）产生变化的现象。现以单一波长的调制为例加以简单说明，如图ss-1所示的单一正弦波进行简单调制时，在光强度最低与最高两端之间。波长在这期间连续变化，而各种不同波长在光纤中的群速度也各不相同，传输时间随波长而异。若以平均强度基准时最高点与最低点的到达时间就会或迟或早，因此接收信号的波长就会在时间方向上产生非线性失真。从图ss-1失真波形可知，其失真成分为二阶失真，它表示正弦波的失真成分叠加了一具有某种相位的二次谐波后的波形，这就意味着多频道传输时产生了CSO，传输距离越长这种失真就越大