為什么鎖相放大器會(huì)具有很強(qiáng)的噪聲抑制能力

　　鎖相放大器不容易受到噪聲影響的原因，是因?yàn)楹芎玫乩昧嗽肼暎ò自肼暎┡c目的信號(hào)（正弦波）之間在性質(zhì)上的差別。在這里，我們一方面整理白噪聲的性質(zhì)和正弦波的性質(zhì)，一方面解說(shuō)為什么鎖相放大器會(huì)具有很強(qiáng)的噪聲抑制能力。

　　1、平坦的頻譜

　　在寬闊的頻率范圍內(nèi)，該信號(hào)具有幾乎相同的頻譜。信號(hào)的瞬時(shí)電平成為預(yù)測(cè)不到的隨機(jī)的值。

　　2、隨著頻帶寬度不同測(cè)量電壓會(huì)改變

　　在用毫伏計(jì)測(cè)量白噪聲時(shí)，得到的測(cè)量值和白噪聲所具有的頻譜帶寬（BandWidth： B.W.）的平方根以及電平成比例。測(cè)量得到的電壓值，與下圖中的淺藍(lán)色部分的面積成比例。

　　即使對(duì)于同樣的噪聲，如果用帶通濾波器（BPF）來(lái)限制所通過(guò)的頻帶，那么測(cè)量所得的電壓值就會(huì)不同。

　　把測(cè)量所得的噪聲電壓（Vrms），除以頻帶寬度的平方根，就得到用表示噪聲大小的單位、也即稱作噪聲電壓密度（V/√Hz）來(lái)衡量的值。頻道寬度如果縮小到1/100，那么測(cè)量所得的噪聲電壓就縮小到1/10。

　　3、頻譜非常集中

　　1kHz正弦波信號(hào)的頻譜，只存在于1kHz的位置，其他地方的頻譜的電平都為零。

　　4、與頻帶寬度無(wú)關(guān)，測(cè)量所得電壓保持一定的值

　　因?yàn)轭l譜是集中分布的，所以不受頻帶寬度的影響，測(cè)量所得的電壓保持一定的值。但是，必須要使信號(hào)頻率存在于所取的頻帶之內(nèi)。用交流電壓表所測(cè)量的電壓值，與頻帶寬度無(wú)關(guān)，是上圖中的V。那么，在正弦波上疊加了白噪聲以后會(huì)怎么樣呢？

　　即使白噪聲與正弦波進(jìn)行加法運(yùn)算所得的信號(hào)，測(cè)量所得的電壓對(duì)于頻帶寬度所具有的各種性質(zhì)也不會(huì)有變化。所以，當(dāng)帶通濾波器的頻帶寬度變狹窄時(shí)，就會(huì)有以下結(jié)果：

　　想要測(cè)量的信號(hào)的電平不變；白噪聲的強(qiáng)度減??；交流聲等頻率不同的成分也當(dāng)然被削弱。

　　從以上這些結(jié)果可知，為了測(cè)量被噪聲所掩埋的信號(hào)，應(yīng)該將帶通濾波器的頻帶寬度變窄。如果將頻帶寬度縮小到1/N，那么噪聲就減小到1/√N，而信號(hào)卻不改變，其結(jié)果SN比（信噪比）改善為1/√N。

　　但是，這樣的帶通濾波器也是有一個(gè)限度的。為了說(shuō)明鎖相放大器利用了噪聲與目的信號(hào)所具有的不同性質(zhì)，所以不容易受到噪聲的影響」，前面已解說(shuō)了以下幾個(gè)要點(diǎn)：

　　噪聲（白噪聲）的性質(zhì)；正弦波的性質(zhì)；從白噪聲與正弦波合成的信號(hào)中，使用帶通濾波器可以使目的信號(hào)（正弦波）從噪聲中浮現(xiàn)出來(lái)。

　　5、使通帶變狹窄的限度

　　使用帶通濾波器只讓想要測(cè)量的頻率信號(hào)通過(guò)，可以抑制噪聲，讓目的信號(hào)浮現(xiàn)出來(lái)。但是，使帶通濾波器的通帶寬度變窄，這也是有限度的。

　　在帶通濾波器中，中心頻率與通帶寬度的比值稱作Q值，作為衡量帶通濾波器的濾波尖銳程度的一項(xiàng)指標(biāo)來(lái)使用。

　　Q值越大，通帶寬度就越窄，抑制噪聲的能力就越強(qiáng)。但是，一般的濾波器所能夠?qū)崿F(xiàn)的Q值，大約在100左右。對(duì)于1kHz的中心頻率，相應(yīng)的通帶寬度的限界大約在10Hz左右。Q值不能任意增大的原因，在于組成濾波器的零部件的精確度和時(shí)間/溫度的穩(wěn)定性是有限的。