噪声系数测量手册1：噪声系数定义及测试方法

噪声系数测量手册 Part 1. 噪声系数定义及测试方法 安捷伦科技： 顾宏亮 一. 噪声系数定义 最常见的噪声系数定义是：输入信噪比 / 输出信噪比。它是衡量设备本身噪声品质的重要参数,它反映的是信号经过系统后信噪比恶化的程度。 噪声系数是一个大于1 的数，也就是说信号经过系统后信噪比是恶化了。噪声系数是射频电路的关键指标之一，它决定了接收机的灵敏度，影响着模拟通信系统的信噪比和数字通信系统的误码率。无线通信和卫星通信的快速发展对器件、子系统和系统的噪声性能要求越来越高。 输入信噪比SNRinpu t=Pi/Ni 输出信噪比SNRou tpu t=Po/No 噪声系数 F = SNRinpu t/SNRou tpu t 通常用 dB 来表示 NF= 10Log(F) 假设放大器是理想的线性网络，内部不产生任何噪声。那么对于该放大器来说,输出的功率Po 以及输出的噪声No 分别等于 Pi * Gain 以及 Ni*Gain。这样噪声系数=(Pi/Ni)/(Po/No)=1。但是现实中，任何放大器的噪声功率输出不仅仅有输入端噪声的放大输出，还有内部自身的噪声(Na)输出，下图为线性双端口网络的图示。 双端口网络噪声系数分析框图 Vs: 信号源电动势 Rs: 信号源内阻 Ri: 双端口网络输入阻抗 RL: 负载阻抗 Ni: 输入噪声功率 Pi: 输入信号功率 No: 输出噪声功率 Po: 输出信号功率 Vn: 该信号源内阻Rs 的等效噪声电压 Ro: 双端口网络输出阻抗 输出噪声功率: No = Ni * Gain + Na ; Po=Pi * Gain 噪声系数= (Pi * No)/(Ni* Po) = (Ni * Gain + Na) /(Ni * Gain)= 1 + Na/(Ni * Gain) > 1 根据IEEE 的噪声系数定义: The noise factor, at a specified input frequency, is defined as the ratio of (1) the total noise power per unit bandwidth available at the output port when noise temperature of the input termination is standard (290 K) to (2) that portion of (1) engendered at the input frequency by the input termination.” a. 输入噪声被定义成负载在温度为290K 下产生的噪声。 b. 输入噪声功率为资用功率，也就是该负载(termination)能产生的最大功率。 c. 假定了被测件和负载阻抗互为共轭关系. 如果被测件是放大器，并且噪声源阻抗为50ohm,那么假定了该放大器的输入阻抗为50ohm。 综合上述的结论，我们可以这样理解噪声系数的定义:当...