微弱信号检测技术 练习思考题剖析Word文档格式.docx
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5、已知某一LIA的FS=10nV,满刻度指示为1V,每小时的直流输出电平漂移为510-4FS;
对白噪声信号和不相干信号的过载电平分别为100FS和1000FS。
若不考虑前置BPF的作用,分别求在对上述两种信号情况下的Ds、Do和Di。
6、下图是差分放大器的噪声等效模型,试分析总的输出噪声功率。
7、下图是结型场效应管的噪声等效电路,试分析它的En-In模型。
8、R1和R2为导线电阻,Rs为信号源内阻,RG为地线电阻,Ri为放大器输入电阻,试分析干扰电压uG在放大器的输入端产生的噪声。
9、如图所示窄带测试系统,工作频率fo=10KHz,放大器噪声模型中的En=V,In=2nA,=0,源阻抗中Rs=50,Cs=5F。
请设法进行噪声匹配。
(有多种答案)
10、如图所示为电子开关形式的PSD,当后接RC低通滤波器时,构成了锁定放大器的相关器。
K为电子开关,由参考通道输出Vr的方波脉冲控制:
若Vr正半周时,K接向A;
若Vr负半周时,K接向B。
请说明其相敏检波的工作原理,并画出下列图(b)、(c)和(d)所示的已知Vs和Vr波形条件下的Vo和Vd的波形图。
11、某信号处理系统的灵敏度(即最小可检测电压)Vmin=2V,等效输入噪声电压方差E2=4mV,求:
(1)当要求SNIR=1000时,最小的输出信噪比(S/N)out;
(2)当要求(S/N)out≥20dB时,对应的输入信号电压Vmin。
12写出对晶体三极管无噪声化过程的步骤。
13GaAsMESFET主要有下列噪声源:
(1)沟道热噪声;
(2)栅极散粒噪声;
(3)1/f噪声;
(4)极间感应噪声。
画出“无噪声化”的GaAsMESFET噪声模型。
14一低噪声放大器,在工作频段的噪声为:
En=10-8V/√Hz,In=10-13A/√Hz,信号源的内阻Rs=10Ω,如果采用变压器匹配,匝变比n=100,试说明匹配后放大器的噪声性能改善程度。
15利用扫描型Boxcar平均器的Ts表达式,证明对于数字迭加系统的测量时间为Ts=nT,其中T为信号周期,n为信号的测量次数。
16思考题
(1)取样积分与锁定放大有何区别?
(2)Boxcar定点型和扫描型的参数有何区别?
(3)白噪声是一种什么噪声?
(4)1/f噪声、散粒噪声和热噪声是怎样产生的?
如何表示?
(5)噪声系数如何定义?
与SNIR成倒数关系吗?
(6)放大器的噪声模型如何表示?
等效输入噪声是什么?
(7)什么叫最佳源电阻?
什么叫噪声匹配?
(8)噪声系数与最小噪声系数有何关系?
(9)放大器的窄带噪声与宽带噪声有何区别和联系?
(10)什么是等效噪声带宽?
几何意义是什么?
(11)求En—In模型及计算Rsopt,Fmin时,一般可采用哪几种方法?
(简要说明每一种方法的思路)
(12)什么是电磁干扰的三要素。
17对于下图,RIN的值要有什么样的限制,才能使感应到放大器的噪声小于信号电压Vs的0.1%。
题17图
18、如下图,信号源到地端有200pF的分布电容,如果两接地点间的噪声电压为:
(1)60Hz,100mV;
(2)6000Hz,100mV;
试求出放大器感应到的噪声电压。
题18图
19、下图为一典型的电磁滤波器,请指出滤波器的哪些元器件的功能属于共模滤波器,哪些元器件的功能属于差模滤波器?
题19图典型电磁干扰滤波器
20、如下图,若导体1与导体2的分布电容为50pF,而各导体对地的分布电容为150pF,导体有200kHz,10V的交流信号,如果RT为
(1)无限大阻抗;
(2)1000欧姆的阻抗;
(3)100欧姆的阻抗;
试求导体2感应到的噪声为多少?
题20图
21、如下图,导体2外面有一接地的屏蔽体。
导体2与屏蔽体间的电容为100pF。
导体2与导体1间的容量为1pF,而导体2与接地的电容为5pF。
导体1上有100kHz,10V的交流信号,若RT为
(3)50欧姆的阻抗;
题21图
微弱信号检测技术习题(2006.3)
1某信号处理系统的灵敏度(即最小可检测电压)Vmin=2v,等效输入噪声电压均方差E=4mv,求:
(2)当要求(S/N)out≥20dB时,对应的输入信号电压Vmin。
2随机过程X(t)和Y(t)单独和联合平稳,并且mx=E{X(t)},my=E{Y(t)},求:
(1)Z(t)=X(t)+Y(t)的自相关函数;
(2)当X(t)与Y(t)不相关时,Z(t)的自相关函数;
(3)当X(t)与Y(t)不相关且均为零均值时,Z(t)的自相关函数。
3设平稳随机过程X(t)是周期为T的周期函数,即:
X(t)=X(t+T),证明Rxx()=Rxx(+T)。
4设X(t)是雷达的发射信号,遇目标后返回接收机的微弱信号是X(t-o),其中«
但实际接收机接收的全信号为Y(t)=X(t-o)+N(t)。
(3)若X(t)和Y(t)是联合平稳随机过程,求Rxy();
(4)在
(1)条件下,假设噪声分量N(t)的均值为零且与X(t)独立,求Rxy()。
(这是利用互相关函数从全信号中检测小信号的相关接收法。
)
5广义平稳随机过程的条件是什么?
如果过程是各态历经的,能否满足上述条件?
6证明下列式子:
(5)Rxx()=Rxx(-)
(6)Rxx()≤Rxx(0)
(7)Rxy(-)=Ryx()
(8)Rxy()≤[Rxx(0)Ryy(0)
7填充
(1)Rxx(0)表示信号X(t)的。
(2)Rxx(∝)表示信号X(t)的。
(3)当X(t)的均值为零时,Rxx(0)等于信号X(t)的。
(4)相关检测适用于信号的检测。
(5)当时,Rnn()→0。
(6)自相关检测得到的是信号的,而不是信号的。
(7)一般来说,Rss()波形Si(t),只是以某种特定的方式Si(t)。
(8)互相关检测抑制噪声的能力比自相关检测。
(9)相关器的带通中心频率与电路本身元件参数,带宽与电路本身元件参数。
(10)从频域上讲,相关检测等效于。
8如图所示为电子开关形式的PSD,当后接RC低通滤波器时,构成了锁定放大器的相关器。
请说明其相敏检波的工作原理,并画出下列图(a)、(b)和(c)所示的已知Vs和Vr波形条件下的Vo和Vd的波形图。
9已知某一LIA的FS=10nV,满刻度指示为1V,每小时的直流输出电平漂移为510-4FS;
10如图为某一Boxcar积分器工作原理图,对于被噪声污染的周期信号,求当已知输入信号波形Vin(为明了,未画出噪声干扰),参考信号Vr时,其中,Td=2ms,Tg=0.5ms,画出输出波形,并求:
(1)如果测量时间为3S,则SNIR为多少(先不考虑RC)?
(2)如果Vin被噪声污染,噪声的均方根值为10mV,则测量1S时间,(S/N)out=?
(3)当R=10K时,要求SNIR不变(与
(1)相同),则C=?
11如图所示的被测信号(为明了,未画出噪声干扰),采用Boxcar扫描型测量,要求SNIR=100,≥99%,采用Tg=200μS取样,求:
(1)确定参数TB及TS';
(2)当R=1M时,C为多少?
(3)为了满足上述选定的SNIR,则最小的慢扫描时间为多少?
12选择题
(1)提高SNIR,意味着。
A提高放大器增益B延长测量时间C改变信号周期D增大输入信号
(2)对于Boxcar平均器,提高SNIR,即要求。
A增大RC参数B延长测量时间C改变信号周期D提高放大器增益
(3)对于定点型Boxcar平均器,提高SNIR,即要求。
A增大RC参数B减小门控信号宽度C提高放大器增益D(A)与(B)
(4)对于Boxcar平均器,当RC参数确定后,则也确定。
A精度BSNIRC测量时间D(A)、(B)与(C)
(5)数字多点平均器的比扫描型Boxcar平均器。
A精度….高m倍BSNIR…高倍C测量时间…少m倍D(A)、(B)和(C)
(6)锁定放大器的SNIR等于。
An2BCnD
(7)扫描型Boxcar平均器是以牺牲测量时间来获得。
ASNIR的提高B波形恢复的不失真的提高C增益的提高D(A)与(B)
(8)数字多点平均器的SNIR一般正比于。
A一个信号周期内的取样数B(A)的二次方根
C信号的周期数的测量次数D(C)的二次方根
(9)对于LIA,已知输入总动态范围Di,则可检测的输入信号电平为。
AMDS至OVL之间BFS至OVL之间CMDS至FS之间D(A)+(B)+(C)
(10)数字多点平均器对被测信号经过100次周期取样,每次25个点的平均,则SNIR为。
A100B10C25D5
13利用扫描型Boxcar平均器的TS表达式,证明对于数字迭加系统的测量时间为TS=nT,其中T为信号周期,n为信号的测量次数。
14如图所示的自适应噪声抵消系统,a=b为常数,干扰噪声成分与干扰噪声之间有如下关系:
且的自相关函数满足
求该系统的最佳权系数矢量和抵消余度。
题8
题10
题11
题14
15选择题
(1)理想噪声抵消系统。
A能使SNIR提高至∞B输出信号与输入信号成正比
C能抵消任何噪声干扰D(A)与(B)
(2)LMS算法自适应滤波器的传输函数。
A是按照自适应噪声抵消系统输出均方值或方差为最小进行选择的
B与输入噪声有关 C与输入噪声无关 D(A)与(B)
(3)如果放大器是理想的无噪声放大器,则该放大器的噪声系数为 。
A1dBB1C0D∞
(4)如果不含周期信号分量的x(t)的直流分量为零,则∞时, 。
ARx()∞BRx()0CRx()=1DRx()=Rx(0)
(5)在下列图示曲线中, 不是自相关函数的曲线。