線路噪聲簡(jiǎn)介

線路噪聲的廣義定義是：掩蓋或擾亂有用信號(hào)的某種不期望的擾動(dòng)。這些擾動(dòng)可分為兩種情況：擾動(dòng)源位于電路外部，例如附近有電力輸電線、電話線、帶觸點(diǎn)的電器（繼電器、開關(guān)等）、以及電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的用具（電鉆、機(jī)床和電風(fēng)扇）等，通過(guò)電磁耦合來(lái)影響有用的信號(hào)，習(xí)慣上將這種擾動(dòng)稱為干擾。這些干擾一般可以采用電磁屏蔽、去耦合和濾波、元件合理布局及合理走線等方法，使干擾減小或者消除。若擾動(dòng)源位于電路內(nèi)部，由于構(gòu)成電路的材料或器件的物理原因所產(chǎn)生的擾動(dòng)就稱之為噪聲。例如，處于絕對(duì)零度以上的導(dǎo)體中出現(xiàn)的熱噪聲，通過(guò)勢(shì)壘的載流子構(gòu)成的散粒噪聲等均屬于這種噪聲。

噪聲是一個(gè)隨機(jī)變量，它由振幅隨機(jī)和相位隨機(jī)的許多頻率分量組成，因此其波形是非周期的非正弦量。這種隨機(jī)過(guò)程是無(wú)法確切知道它在某一時(shí)刻的瞬時(shí)值，但是它遵守統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可以用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)處理噪聲問(wèn)題，我們可以測(cè)定其較長(zhǎng)時(shí)間的均方根值。

地球站接收系統(tǒng)的噪聲來(lái)源可分為外部噪聲和內(nèi)部噪聲兩大類。

外部噪聲主要有：

（1）宇宙噪聲。宇宙噪聲主要包括銀河系輻射噪聲、太陽(yáng)射電輻射噪聲和月球、行星及射電點(diǎn)源的射電輻射噪聲。頻率在1GHz以下時(shí)，銀河系輻射噪聲影響較大，故一般就將銀河系噪聲稱為宇宙噪聲。當(dāng)接收天線指向銀河系時(shí)收到的噪聲等效溫度和頻率有一定的關(guān)系。

（2）大氣噪聲。大氣除產(chǎn)生吸收現(xiàn)象外，還同時(shí)產(chǎn)生噪聲。通常天線波束內(nèi)的大氣，將在天線輸出上產(chǎn)生如隨入射角而變化的大氣噪聲。這種影響，在入射角小時(shí)，將急劇增加。

（3）降雨噪聲。降雨除會(huì)引起無(wú)線電波的損耗外，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生噪聲。實(shí)踐證明，在4GHz時(shí)，噪聲溫度的上升最大可達(dá)100K，國(guó)際衛(wèi)星通信組織設(shè)計(jì)4GHz接收系統(tǒng)時(shí)，為了避免暴雨的影響，考慮給出6dB的余量。

（4）干擾噪聲。這是來(lái)自其它地面通信系統(tǒng)的干擾電波所引起的噪聲。按CCIR規(guī)定，任意1h內(nèi)干擾噪聲的平均值應(yīng)在1000pW以下。

（5）地面噪聲。在天線副瓣較大的情況下，會(huì)混進(jìn)來(lái)一些直接由地面溫度引起的噪聲以及由地面反射的大氣噪聲，這些噪聲叫作地面噪聲。通過(guò)天線設(shè)計(jì)，可以把此噪聲溫度控制在3K一20K。

（6）上行線路和轉(zhuǎn)發(fā)器的互調(diào)噪聲。上行線路噪聲主要由轉(zhuǎn)發(fā)器接收系統(tǒng)產(chǎn)生，其大小取決于衛(wèi)星天線增益和接收機(jī)噪聲溫度。轉(zhuǎn)發(fā)器互調(diào)噪聲主要是由于行波管放大器同時(shí)放大多個(gè)載波，因非線性特性而產(chǎn)生的。這些噪聲將隨信號(hào)一起，經(jīng)下行線路而進(jìn)入接收系統(tǒng)。

此外，還有天電噪聲，太陽(yáng)噪聲，天線罩噪聲等。

至于接收系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲，主要來(lái)自饋線、放大器和變頻器等部分。

如果接收系統(tǒng)輸入端匹配，則各種外部噪聲和天線損耗噪聲綜合在一起，進(jìn)人接收系統(tǒng)的噪聲功率應(yīng)為：

N_α=kTB

式中 N_α——進(jìn)入接收系統(tǒng)的噪聲功率；

T——-天線的等效噪聲溫度；

k——波爾茲曼常數(shù)；

B——接收系統(tǒng)的等效噪聲帶寬。

考慮一個(gè)弱平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，其譜密度為常數(shù)，即

Φ(w) =c

則稱該過(guò)程為白噪聲。

白噪聲的“白”字源于白色光，白色光由強(qiáng)度相等的各種頻率的光組成。例如，電視機(jī)無(wú)信號(hào)和調(diào)頻收音機(jī)無(wú)臺(tái)時(shí)的背景噪聲均是白噪聲。在直觀上，可以將白噪聲理解為高頻、低頻等各個(gè)頻段信號(hào)的疊加，當(dāng)各頻段強(qiáng)度都相等的時(shí)候，說(shuō)明其中沒(méi)有任何占主導(dǎo)地位的信號(hào)，因此白噪聲剛好符合隨機(jī)噪聲的特性。相對(duì)地，其他譜密度不是常數(shù)的噪聲信號(hào)稱為有色噪聲。在試驗(yàn)中，可采用白噪聲通過(guò)各種濾波器來(lái)產(chǎn)生高斯色噪聲。

1．交通運(yùn)輸噪聲。城市交通業(yè)日趨發(fā)達(dá)，給人們工作和生活帶來(lái)了便捷和舒適，同時(shí)也促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但不能不看到，隨著城鄉(xiāng)車輛的增加，公路和鐵路交通干線的增多，機(jī)車和機(jī)動(dòng)車輛的噪聲已成了交通噪聲的元兇，占城市噪聲的75%。據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，北京是世界有名的噪聲污染城市。雖然城市車輛不及日本的十分之一， 噪聲程度卻比日本高出1倍。特別是一些臨街的建筑，受害極重。

2．工業(yè)機(jī)械噪聲。這也是室內(nèi)噪聲污染的主要來(lái)源。由于各種動(dòng)力機(jī)、工作機(jī) 做功時(shí)產(chǎn)生的撞擊、摩擦、噴射以及振動(dòng)，可產(chǎn)生七八十分貝以上的聲響。這些聲 響，像紡織車間、鍛壓車間、粉碎車間和鋼廠、水泥廠、氣泵房、水泵房都比較嚴(yán) 重，雖然都做了一定程度的降噪處理，但仍然不能從根本上消除機(jī)器本體上所產(chǎn)生 的噪聲。

3．城市建筑噪聲。特別是近年來(lái)城市建設(shè)迅速發(fā)展，道路建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市建筑開發(fā)、舊城區(qū)改造，還有百姓家庭的室內(nèi)裝修，都造成了城市建筑噪聲，建筑施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲一般在90分貝以上，最高達(dá)到130分貝。

4．社會(huì)生活和公共場(chǎng)所噪聲。比如公共場(chǎng)所的商業(yè)噪聲、餐廳、公共汽車、旅 客列車、人群集會(huì)、高音喇叭等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，社會(huì)生活和公共場(chǎng)所噪聲占城市噪聲的 14．4%。

5．家用電器直接造成室內(nèi)噪聲污染。隨著人們生活現(xiàn)代化的發(fā)展，家庭中家用電器的噪聲對(duì)人們的危害越來(lái)越大，據(jù)檢測(cè)，家庭中電視機(jī)、收錄機(jī)所產(chǎn)生的噪音可達(dá)60至80分貝，洗衣機(jī)為42至70分貝，電冰箱為34至50分貝。近幾年家庭卡拉 OK機(jī)廣泛流行，有些人不顧他人的幸福，沉醉于自我的享受之中，這無(wú)形中又增加了噪聲的污染強(qiáng)度。2100433B

1．強(qiáng)的噪聲可以引起耳部的不適，如耳鳴、耳痛、聽力損傷。據(jù)測(cè)定，超過(guò) 115分貝的噪聲還會(huì)造成耳聾。據(jù)臨床醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)，若在80分貝以上噪音環(huán)境中生活，造成耳聾者可達(dá)50%。醫(yī)學(xué)專家研究認(rèn)為，家庭噪音是造成兒童聾啞的病因之一。

2．使工作效率降低。研究發(fā)現(xiàn)，噪聲超過(guò)85分貝，會(huì)使人感到心煩意亂，人們會(huì)感覺(jué)到吵鬧，因而無(wú)法專心地工作，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致工作效率降低。

3．損害心血管。噪聲是心血管疾病的危險(xiǎn)因子，噪聲會(huì)加速心臟衰老，增加心肌梗塞發(fā)病率。醫(yī)學(xué)專家經(jīng)人體和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，長(zhǎng)期接觸噪聲可使體內(nèi)腎上腺分泌增加，從而使血壓上升，在平均70分貝的噪聲中長(zhǎng)期生活的人，可使其心肌梗塞 發(fā)病率增加30%左右，特別是夜間噪音會(huì)使發(fā)病率更高。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，生活在高速公路旁的居民，心肌梗塞率增加了30%左右。調(diào)查1101名紡織女工，高血壓發(fā)病率為 7.2%，其中接觸強(qiáng)度達(dá)100分貝噪聲者，高血壓發(fā)病率達(dá)15.2%。

4．噪聲還可以引起如神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂、精神障礙、內(nèi)分泌紊亂甚至事故率升高。高噪聲的工作環(huán)境，可使人出現(xiàn)頭暈、頭痛、失眠、多夢(mèng)、全身乏力、記憶力減退以及恐懼、易怒、自卑甚至精神錯(cuò)亂。在日本，曾有過(guò)因?yàn)槭懿涣嘶疖囋肼暤拇碳ざ皴e(cuò)亂，最后自殺的例子。

5．干擾休息和睡眠。休息和睡眠是人們消除疲勞、恢復(fù)體力和維持健康的必要 條件。但噪聲使人不得安寧，難以休息和入睡。當(dāng)人輾轉(zhuǎn)不能入睡時(shí)，便會(huì)心態(tài)緊 張，呼吸急促，脈搏跳動(dòng)加劇，大腦興奮不止，第二天就會(huì)感到疲倦，或四肢無(wú)力。從而影響到工作和學(xué)習(xí)，久而久之，就會(huì)得神經(jīng)衰弱癥，表現(xiàn)為失眠、耳鳴、疲勞。

6．對(duì)女性生理機(jī)能的損害。女性受噪聲的威脅，還可以有月經(jīng)不調(diào)、流產(chǎn)及早產(chǎn)等，如導(dǎo)致女性性機(jī)能紊亂，月經(jīng)失調(diào)，流產(chǎn)率增加等。專家們?cè)诠枮I、北京和長(zhǎng)春等7個(gè)地區(qū)經(jīng)過(guò)為期3年的系統(tǒng)調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)噪聲不僅能使女工患噪聲聾，且對(duì)女工的月經(jīng)和生育均有不良影響。另外可導(dǎo)致孕婦流產(chǎn)、早產(chǎn)，甚至可致畸胎。國(guó)外曾對(duì)某個(gè)地區(qū)的孕婦普遍發(fā)生流產(chǎn)和早產(chǎn)作了調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)她們居住在一個(gè) 飛機(jī)場(chǎng)的周圍，禍?zhǔn)渍悄秋w起降落的飛機(jī)所產(chǎn)生的巨大噪聲。

7．噪聲對(duì)兒童身心健康危害更大。因兒童發(fā)育尚未成熟，各組織器官十分嬌嫩和脆弱，不論是體內(nèi)的胎兒還是剛出世的孩子，噪聲均可損傷聽覺(jué)器官，使聽力減退或喪失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)今世界上有7000多萬(wàn)耳聾者，其中相當(dāng)部分是由噪聲所致。 專家研究已經(jīng)證明，家庭室內(nèi)噪音是造成兒童聾啞的主要原因，若在85分貝以上噪 聲中生活，耳聾者可達(dá)5%。

8．噪聲對(duì)視力的損害。人們只知道噪聲影響聽力，其實(shí)噪聲還影響視力。試驗(yàn) 表明：當(dāng)噪聲強(qiáng)度達(dá)到90分貝時(shí)，人的視覺(jué)細(xì)胞敏感性下降，識(shí)別弱光反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)；噪聲達(dá)到95分貝時(shí)，有40%的人瞳孔放大，視模糊；而噪聲達(dá)到115分貝時(shí)，多數(shù)人的眼球?qū)饬炼鹊倪m應(yīng)都有不同程度的減弱。所以長(zhǎng)時(shí)間處于噪聲環(huán)境中的人 很容易發(fā)生眼疲勞、眼痛、眼花和視物流淚等眼損傷現(xiàn)象。同時(shí)，噪聲還會(huì)使色覺(jué)、 視野發(fā)生異常。調(diào)查發(fā)現(xiàn)噪聲對(duì)紅、藍(lán)、白三色視野縮小80%。所以駕駛員應(yīng)避免立體場(chǎng)音響的噪聲干擾，不然易造成行車事故。