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第1章 微弱信号检测与随机噪声 1

1.1微弱信号检测概述 1

1.2常规小信号检测方法 2

1.2.1滤波 3

1.2.2调制放大与解调 5

1.2.3零位法 7

1.2.4反馈补偿法 8

1.3随机噪声及其统计特征 9

1.3.1随机噪声的概率密度函数 10

1.3.2随机噪声的均值、方差和均方值 11

1.3.3随机噪声的相关函数与协方差函数 12

1.3.4随机噪声的功率谱密度函数 18

1.4常见随机噪声 21

1.4.1白噪声与有色噪声 21

1.4.2窄带噪声 23

1.5随机噪声通过电路系统的响应 28

1.5.1随机噪声通过线性系统的响应 28

1.5.2非平稳随机噪声通过线性系统的响应 31

1.5.3随机噪声通过非线性系统的响应 32

1.6等效噪声带宽 36

1.6.1等效噪声带宽的定义 36

1.6.2等效噪声带宽的计算方法 37

习题 40

第2章 放大器的噪声源和噪声特性 42

2.1电子系统内部的固有噪声源 42

2.1.1电阻的热噪声 43

2.1.2 PN结的散弹噪声 47

2.1.3 1/f噪声 48

2.1.4爆裂噪声 50

2.2放大器的噪声指标与噪声特性 51

2.2.1噪声系数和噪声因数 51

2.2.2级联放大器的噪声系数 53

2.2.3放大器的噪声模型 55

2.2.4放大器的噪声特性 57

2.3二极管和双极型晶体管的噪声特性 62

2.3.1半导体二极管的噪声模型 62

2.3.2双极型晶体管的噪声模型 63

2.3.3双极型晶体管的等效输入噪声 65

2.3.4双极型晶体管的噪声因数频率分布 68

2.4场效应管的噪声特性 71

2.4.1场效应管的内部噪声源 72

2.4.2场效应管的噪声等效电路与噪声特性 73

2.5运算放大器的噪声特性 76

2.5.1运算放大器的等效输入噪声模型 76

2.5.2运算放大器噪声性能计算 77

2.6低噪声放大器设计 81

2.6.1有源器件的选择 81

2.6.2偏置电路与直流工作点选择 84

2.6.3噪声匹配 88

2.6.4反馈电路对噪声特性的影响 94

2.6.5高频低噪声放大器设计考虑 97

2.7噪声特性测量 98

2.7.1噪声功率和有效值测量 99

2.7.2噪声功率谱密度测量 105

2.7.3噪声系数测量 109

2.7.4二端口等效输入噪声测量 114

2.7.5其他噪声特性的测量 116

2.7.6噪声发生器 119

习题 124

第3章 干扰噪声及其抑制 126

3.1环境干扰噪声 126

3.1.1干扰噪声源 126

3.1.2干扰噪声的频谱分布 132

3.2干扰耦合途径 133

3.2.1传导耦合 133

3.2.2电场耦合 136

3.2.3磁场耦合 139

3.2.4电磁辐射耦合 145

3.3屏蔽 146

3.3.1场传播与波阻抗 147

3.3.2屏蔽层的吸收损耗 149

3.3.3屏蔽层的反射损耗 151

3.3.4屏蔽效果分析 155

3.4电缆屏蔽层接地 162

3.4.1电缆屏蔽层和芯线之间的耦合 162

3.4.2电缆屏蔽层接地抑制电场耦合噪声 164

3.4.3电缆屏蔽层接地抑制磁场耦合噪声 166

3.5电路接地 169

3.5.1电路的接地方式 170

3.5.2放大器输入信号回路接地 172

3.5.3防护屏蔽 175

3.6其他噪声抑制技术 179

3.6.1隔离 179

3.6.2共模扼流圈 181

3.6.3信号线和电源线的抗干扰措施 183

习题 188

第4章 锁定放大 190

4.1概述 190

4.2相敏检测 192

4.2.1模拟乘法器型相敏检测器 192

4.2.2电子开关型相敏检测器 201

4.3锁定放大器的组成与部件 204

4.3.1锁定放大器的基本组成与部件 204

4.3.2正交矢量型锁定放大器 209

4.3.3外差式锁定放大器 210

4.3.4微机化数字式相敏检测器 212

4.4旋转电容滤波及其在锁定放大器中的应用 214

4.4.1旋转电容滤波器的工作原理 214

4.4.2基于旋转电容滤波器的同步外差锁定放大器 219

4.5锁定放大器的性能指标与动态协调 223

4.5.1锁定放大器的主要性能指标 223

4.5.2动态范围与动态协调 225

4.6锁定放大器应用 227

4.6.1阻抗测量 227

4.6.2放大器噪声系数测量 231

4.6.3其他应用 233

习题 236

第5章 取样积分与数字式平均 238

5.1取样积分的基本原理 238

5.1.1线性门积分 239

5.1.2指数式门积分 241

5.2指数式门积分器分析 242

5.2.1取样过程频域分析 242

5.2.2指数式门积分器电路频域分析 244

5.2.3指数式门积分器的输出特性 245

5.2.4指数式门积分的信噪改善比 247

5.3取样积分器的工作方式 248

5.3.1定点工作方式 248

5.3.2扫描工作方式 250

5.4取样积分器的参数选择及应用 254

5.4.1取样积分器的参数选择 254

5.4.2基线取样与双通道取样积分器 257

5.4.3多点取样积分器系统 259

5.4.4取样积分器应用实例 261

5.5数字式平均 263

5.5.1数字式平均的原理及实现 264

5.5.2数字式平均的信噪改善比 265

5.5.3数字式平均的频域分析 267

5.5.4数字式平均算法 270

习题 274

第6章 相关检测 276

6.1概述 276

6.2相关函数的实际运算及误差分析 279

6.2.1相关函数的实际运算 279

6.2.2运算误差分析 280

6.3相关函数算法及实现 282

6.3.1递推算法 283

6.3.2继电式相关算法 284

6.3.3极性相关算法 286

6.3.4其他相关算法 288

6.4相关函数峰点位置跟踪 290

6.5相关检测应用 292

6.5.1噪声中信号的恢复 292

6.5.2延时测量 298

6.5.3泄漏检测 299

6.5.4运动速度测量 301

6.5.5流速测量 302

6.5.6系统辨识 307

习题 311

第7章 自适应噪声抵消 313

7.1自适应噪声抵消原理 313

7.1.1简述 313

7.1.2基于最小MSE准则的自适应噪声抵消原理 315

7.1.3自适应FIR维纳滤波器 317

7.2最陡下降法 319

7.2.1最陡下降法的递推公式 319

7.2.2最陡下降法的性能分析 320

7.3最小均方算法 324

7.3.1 LMS算法的原理 325

7.3.2 LMS算法的性能分析 326

7.4其他自适应算法 332

7.4.1归一化LMS算法 332

7.4.2 LMS符号算法 334

7.5卡尔曼滤波 336

7.5.1标量信号的卡尔曼滤波 337

7.5.2向量信号的卡尔曼滤波 342

7.6自适应滤波器应用 345

7.6.1消除心电图的工频干扰 345

7.6.2胎儿心电图检测 347

7.6.3涡街流量检测中机械振动噪声的抑制 348

7.6.4窄带信号和宽带信号的分离 349

7.6.5自适应回声抵消 350

习题 352

第8章 混沌检测介绍 354

8.1混沌概述 354

8.2典型混沌动力学模型 357

8.3混沌判别方法 361

8.3.1 Lyapunov指数 362

8.3.2 Melnikov方法 363

8.3.3其他混沌判别方法 366

8.4利用Duffing混沌系统检测微弱信号 368

8.4.1信号幅度检测 368

8.4.2信号频率检测 372

8.4.3混沌与线性电路混合检测系统 378

附录A常用常数 381

附录B线性二端口网络的噪声模型 383

附录C磁场在薄屏蔽层中的多次反射 385

附录D部分习题答案 387

参考文献 389

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