熱噪聲

熱噪聲（thermal noise）通信設備中無源器件如電阻、饋線由於電子布朗運動而引起的噪聲。又稱電阻噪聲。

基本介紹

• 中文名：熱噪聲
• 外文名：thermal noise
• 套用學科：電信

定義

熱噪聲亦稱白噪聲，是由導體中電子的熱震動引起的，它存在於所有電子器件和傳輸介質中。它是溫度變化的結果，但不受頻率變化的影響。熱噪聲是在所有頻譜中以相同的形態分布，它是不能夠消除的，由此對通信系統性能構成了上限。

熱噪聲或稱詹森噪聲（Johnson noise）。噪聲的一種。當光電倍增管施加負高壓，而無光投射光電陰極時，由於光電極極與倍增極的電子熱發射和玻璃外殼與管座的漏電，導致熱電子由倍增極放大，所引起的暗電流的波動。在記錄儀器上則出現噪聲。

起源

1928年,J．B．詹森（J．B．Johnson）利用音頻檢測出電路中的起伏現象,並證明它和有源器件的散粒噪聲不同，是電路中的無源器件由於類似分子布朗運動的電子熱騷動而產生的起伏,所以又稱為詹森噪聲。後來,人們進一步證明,任何一種無源器件，其導體中的電子始終在作隨機運動,並與分子一起處於熱平衡狀態，由於電子以一定的速度運動且其均方值正比於絕對溫度，而毎一個電子與分子撞擊就會產生一個瞬間的小電流脈衝，這種作隨機運動的電子數目和撞擊次數相當多且相互獨立,並遵從高斯（正態）分布。從巨觀上看,在無源器件導體的兩端有電的性能表現，由於電流小，脈衝方向是隨機的，故其平均值為零(平均電流為零），然而電子的這種隨機運動將會產生一個交流分量，形成熱噪聲。從頻域上看，熱噪聲在整個頻段具有均勻的功率譜密度，即類似於白色光譜，所以它是高斯分布的白噪聲中的一種主要類型。

表示方法

在通信中，電阻熱噪聲有兩種表示方法，一種是採用並聯等效電路，另一種是採用串聯等效電路，如圖1所示。並聯等效電路是由一個無噪聲電導G和一個功率 譜密度為2kTG的噪聲電流源in(t)並聯，串聯等效電路則由一個無噪聲電阻R和一個噪聲電壓源un(t)串聯。兩者間可用戴維南等效電源定理轉換。

圖1 電阻熱噪聲