微弱信号检测教程(高等学校电子信息类专业系列教材)

微弱信号检测是发展高 新技术、探索及发现新的自 然规律的重要手段，对推动 很多领域的发展具有重要的 应用价值。对于淹没在强背 景噪声中的微弱信号，运用 电子学和近代信号处理手段 抑制噪声，进而从噪声中提 取和恢复有用的微弱信号， 是本书讨论的主要内容。本 书涉及利用随机噪声理论分 析并解释电子系统内部噪声 和外部干扰噪声的产生及传 播问题，并详细介绍各种不 同噪声的抑制方法，以及锁 相放大、取样积分、相关检 测、自适应降噪等应用技术 。 本书可作为自动化、电 子工程、物理、化学、生物 医学工程、核技术、测试技 术与仪器等专业的研究生和 高年级本科生的教材，也可 供涉及电子噪声、低噪声设 计、电磁兼容性、微弱信号 检测的工程技术人员参考。

高晋占，清华大学教授，工学博士。1970年毕业于清华大学并留校任教，1979—1982年由 选派到荷兰Delft大学电机系学习。多次承担国家自然科学基金项目及科技攻关项目的研究工作，在多相流检测、微弱信号检测以及智能仪表领域达到先进水平。在国内外学术刊物上发表文章多篇。著有《微弱信号检测》等书，主编《注册工程师执业资格考试复习教程一公共基础部分》。

第1章 微弱信号检测与随机噪声 1.1 微弱信号检测概述 1.2 常规小信号检测方法 1.2.1 滤波 1.2.2 调制放大与解调 1.2.3 零位法 1.2.4 反馈补偿法 1.3 随机噪声及其统计特征 1.3.1 随机噪声的概率密度函数 1.3.2 随机噪声的均值、方差和均方值 1.3.3 随机噪声的相关函数与协方差函数 1.3.4 随机噪声的功率谱密度函数 1.4 常见随机噪声 1.4.1 白噪声与有色噪声 1.4.2 窄带噪声 1.5 随机噪声通过电路系统的响应 1.5.1 随机噪声通过线性系统的响应 1.5.2 非平稳随机噪声通过线性系统的响应 1.5.3 随机噪声通过非线性系统的响应 1.6 等效噪声带宽 1.6.1 等效噪声带宽的定义 1.6.2 等效噪声带宽的计算方法 习题 第2章 放大器的噪声源和噪声特性 2.1 电子系统内部的固有噪声源 2.1.1 电阻的热噪声 2.1.2 PN结的散弹噪声 2.1.3 l/f噪声 2.1.4 爆裂噪声 2.2 放大器的噪声指标与噪声特性 2.2.1 噪声系数和噪声因数 2.2.2 级联放大器的噪声系数 2.2.3 放大器的噪声模型 2.2.4 放大器的噪声特性 2.3 运算放大器的噪声特性 2.3.1 运算放大器的等效输入噪声模型 2.3.2 运算放大器噪声性能计算 2.4 低噪声放大器设计 2.4.1 有源器件的选择 2.4.2 偏置电路与直流工作点选择 2.4.3 噪声匹配 2.4.4 反馈电路对噪声特性的影响 2.4.5 高频低噪声放大器设计考虑 2.5 噪声特性测量 2.5.1 噪声功率和有效值测量 2.5.2 噪声功率谱密度测量 2.5.3 噪声系数测量 2.5.4 二端口等效输入噪声测量 2.5.5 其他噪声特性的测量 2.5.6 噪声发生器 习题 第3章 干扰噪声及其抑制 3.1 环境干扰噪声 3.1.1 干扰噪声源 3.1.2 干扰噪声的频谱分布 3.2 干扰耦合途径 3.2.1 传导耦合 3.2.2 电场耦合 3.2.3 磁场耦合 3.2.4 电磁辐射耦合 3.3 屏蔽 3.3.1 场传播与波阻抗 3.3.2 屏蔽层的吸收损耗 3.3.3 屏蔽层的反射损耗 3.3.4 屏蔽效果分析 3.4 电缆屏蔽层接地 3.4.1 电缆屏蔽层和芯线之间的耦合 3.4.2 电缆屏蔽层接地抑制电场耦合噪声 3.4.3 电缆屏蔽层接地抑制磁场耦合噪声 3.5 电路接地 3.5.1 电路的接地方式 3.5.2 放大器输入信号回路接地 3.5.3 防护屏蔽 3.6 其他噪声抑制技术 3.6.1 隔离 3.6.2 共模扼流圈 3.6.3 信号线和电源线的抗干扰措施 习题 第4章 锁定放大 4.1 概述 4.2 相敏检测 4.2.1 模拟乘法器型相敏检测器 4.2.2 电子开关型相敏检测器 4.3 锁定放大器的组成与部件 4.3.1 锁定放大器的基本组成与部件 4.3.2 正交矢量型锁定放大器 4.3.3 外差式锁定放大器 4.4 锁定放大器的性能指标与动态协调 4.4.1 锁定放大器的主要性能指标 4.4.2 动态范围与动态协调 4.5 锁定放大器应用 4.5.1 阻抗测量 4.5.2 放大器噪声系数测量 4.5.3 其他应用 习题 第5章 取样积分与数字式平均 5.1 取样积分的基本原理 5.1.1 线性门积分 5.1.2 指数式门积分 5.2 指数式门积分器分析 5.2.1 取样过程频域分析 5.2.2 指数式门积分器的输出特性 5.2.3 指数式门积分的信噪改善比 5.3 取样积分器的工作方式 5.3.1 定点工作方式 5.3.2 扫描工作方式 5.4 取样积分器的参数选择及应用 5.4.1 取样积分器的参数选择 5.4.2 基线取样与双通道取样积分器 5.4.3 多点取样积分器系统 5.4.4 取样积分器应用实例 5.5 数字式平均 5.5.1 数字式平均的原理及实现 5.5.2 数字式平均的信噪改善比 5.5.3 数字式平均的频域分析 5.5.4 数字式平均算法 习题 第6章 相关检测 6.1 概述 6.2 相关函数的实际运算及误差分析 6.2.1 相关函数的实际运算 6.2.2 运算误差分析 6.3 相关函数算法及实现 6.3.1 递推算法 6.3.2 继电式相关算法 6.3.3 极性相关算法 6.4 相关函数峰点位置跟踪 6.5 相关检测应用 6.5.1 噪声中信号的恢复 6.5.2 延时测量 6.5.3 泄漏检测 6.5.4 运动速度测量 6.5.5 流速测量 6.5.6 系统辨识 习题 第7章 自适应噪声抵消 7.1 自适应噪声抵消原理 7.1.1 简述 7.1.2 基于最小MSE准则的自适应噪声抵消原理 7.1.3 自适应FIR维纳滤波器 7.2 最陡下降法 7.2.1 最陡下降法的递推公式 7.2.2 最陡下降法的性能分析 7.3 最小均方算法 7.3.1 LMS算法的原理 7.3.2 LMS算法的