散粒噪聲（shot noise)通信設備中的有源器件(如電真空管）中，由於電子發射不均勻性所引起的噪聲。又稱散彈噪聲。
基本介紹
- 中文名：散粒噪聲
- 外文名：shot noise
- 套用學科：電信
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概述
散粒效應噪聲是Schottky於1918年研究此類噪聲時,用子彈射入靶子時所產生的噪聲命名的。因此,它又稱為散彈噪聲或顆粒噪聲。在電化學研究中,當電流流過被測體系時,如果被測體系的局部平衡仍沒有被破壞,此時被測體系的散粒效應噪聲可以忽略不計。
散粒噪聲是由形成電流的載流子的分散性造成的，在大多數半導體器件中，它是主要的噪聲來源。在低頻和中頻下，散粒噪聲與頻率無關（白噪聲），高頻時，散粒噪聲譜變得與頻率有關。
散粒噪聲有白噪聲的特性，其電流均方值與電子電荷量q、總的直流電流Idc和頻寬delt(f)成正比關係：I^2=2*q*Idc*delt(f)。
來源
20世紀初，人們發現當放大器增益很大時，被放大的微弱信號將被放大器自身產生的噪聲所淹沒。1918年，W．肖特基（W．Schottky)首次闡明了這種噪聲的機理，他認為真空管的陽極電流是由陰極發射的離散電子所形成，每個電子到達陽極的時間是隨機的。在給定的溫度下，真空管熱陰極每秒發射的電子平均數目是常數。不過，電子發射的實際數目是隨時間變化和不能預測的，如果將時間軸劃分為足夠多的等間隔的小區間，則每個小區間內電子發射數目不是常數而 是隨機變數。因此，發射電子形成的電流並不是固定不變的，而是在一個平均值上起伏變化。
由於總電流實際上是由大量單個電子單獨作用的總結果。從陰極發射的每個電子可以認為是獨立出現的，而且1A的平均電流相當於1秒內通過的電子數達6×1018個。所以，總電流是大量的獨立小電流之和，根據機率論的中心極限定量，總電流是一個高斯（正態）隨機過程。從頻域上看，在非常寬的頻率範圍內（通常認為不超過100MHz)，其噪聲電流的功率譜密度是一個恆定值，即具有白色譜的特性，所以散粒噪聲是高斯白噪聲中的一種主要類型。它存在於有源器件之中，如電真空管、電晶體、隧道二極體、行波管、變參器件、積體電路等，所以又稱為有源噪聲。
物理領域
散粒噪聲是一種實驗觀測中的讀出噪聲，當觀測中數量有限的攜帶能量的粒子（例如電路中的電子或光學儀器中的光子）數量少到能夠引發數據讀取中出現可觀測到的統計漲落，這種讀出的統計漲落被稱作散粒噪聲。這種噪聲在電子學、通信和基礎物理領域是相當重要的概念。
這種噪聲的強度隨著平均電流強度或平均光強度增加，但是由於電流強度或光強度的增加會使信號本身的強度增加相對散粒噪聲的增加更快，增加電流強度或光強度實際是提升了信噪比。
散粒噪聲
在量子光學中，散粒噪聲來源於光量子的漲落，也就是電磁場能量的量子化。散粒噪聲是量子噪聲中主要的部分。
散粒噪聲不僅能夠在少量光子的場合使用光電倍增管測量，也能夠在強光場合使用光電二極體並以高時間解析度的示波器測量。由於光電流和光強（光量子數）成正比，電磁場能量的漲落經常能夠包含在對電流的測量中。
措施
為了減少通信中散粒噪聲的影響，一般是在接收機的前置級採用低噪聲器件，或者是將前置放大器放置在絕對溫度很低的容器中工作。這一措施，在接收很微弱信號的衛星通信中經常採用。
