噪聲系數(shù)的四個W

現(xiàn)代接收系統(tǒng)通常必須處理非常弱的信號，但系統(tǒng)組件添加的噪聲往往會掩蓋那些非常弱的信息。

靈敏度、誤碼率（BER），最重要的是，我們今天的主題，噪聲系數(shù)是表征接收系統(tǒng)處理低電平信號能力的系統(tǒng)參數(shù)。

下面我們將討論表征系統(tǒng)噪聲系數(shù)（NF）以處理低電平信號和改進產(chǎn)品設(shè)計的內(nèi)容、原因、時間和位置。

噪聲系數(shù)，也稱為噪聲因子，可以定義為信號通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時信噪比（SNR）的降低。

噪聲系數(shù)的獨特之處在于，它不僅適用于表征單個部件，如低噪聲放大器、下變頻器和IF濾波器，而且適用于整個系統(tǒng)本身。在我們的案例中，“網(wǎng)絡(luò)”是頻譜或信號分析儀（SA）。

基本上，較低的數(shù)值意味著網(wǎng)絡(luò)添加的噪聲非常少（好），較高的噪聲數(shù)值意味著它添加了大量噪聲（壞）。該概念僅適用于那些處理信號并具有至少一個輸入和一個輸出端口的網(wǎng)絡(luò)。

圖中提供了噪聲系數(shù)的基本表達式。

噪聲系數(shù)是當(dāng)輸入源溫度為290°K時，輸入端和輸出端各自的信噪功率比之比。

此外，噪聲系數(shù)通常以分貝表示：

Why and When

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TTSP

在處理小信號時，噪聲系數(shù)是一個關(guān)鍵的系統(tǒng)參數(shù)，它可以讓我們通過量化添加的噪聲來進行比較。知道了噪聲系數(shù)的值，我們就可以根據(jù)系統(tǒng)的帶寬來計算系統(tǒng)的靈敏度。

重要的是要記住，系統(tǒng)的噪聲系數(shù)與其增益是分開的。一旦將噪聲添加到信號中，隨后的增益級將信號和噪聲放大相同的量，并且這不會改變SNR。

圖中.a顯示了放大器的輸入，峰值比本底噪聲高40dB；圖中.b顯示了產(chǎn)生的輸出信號。增益使信號和噪聲水平提高了20 dB，并增加了自身的噪聲。結(jié)果，輸出信號的峰值現(xiàn)在僅比本底噪聲高30dB。因為信噪比的降低是10dB，所以放大器具有10dB的噪聲系數(shù)。

在放大器的輸入和輸出處比較的相對信號和噪聲水平。由于放大器添加的噪聲，噪聲電平比信號電平增加得更多。

圖中:放大器輸入端（a）和輸出端（b）的信號示例。注意，由于放大器電路添加的噪聲，噪聲電平比信號電平上升得更多。這種信號和噪聲的變化就是放大器噪聲系數(shù)。

通過控制系統(tǒng)組件的噪聲系數(shù)和增益，RF設(shè)計者可以直接控制整個系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，一旦您確定了噪聲系數(shù)的值，就可以很容易地根據(jù)系統(tǒng)帶寬估計系統(tǒng)靈敏度。

Where (& How)

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TTSP

懸而未決的問題是：影響噪聲系數(shù)的系統(tǒng)噪聲源在哪里？大多數(shù)噪聲由電氣設(shè)備中的普通現(xiàn)象引起的自發(fā)波動組成，這種噪聲通常是平的。我們對這種噪聲進行測量以表征噪聲系數(shù)。這些噪聲源分為兩大類：熱噪聲和散粒噪聲。

還有一點需要注意：重要的是要考慮到，在噪聲系數(shù)測量中測量的一些功率可能是某種類型的干擾，而不是噪聲。因此，至關(guān)重要的是要警惕和防范這種情況，在屏蔽室中進行測量，以確保我們只看到我們想要測量的自發(fā)噪聲。

可以使用信號分析儀、噪聲源和專用的噪聲系數(shù)測量應(yīng)用程序進行噪聲系數(shù)測量。

圖中使用信號分析儀、噪聲源和專用噪聲系數(shù)應(yīng)用程序在DUT上進行噪聲系數(shù)測量所需的兩個步驟的高級視圖。

測量噪聲系數(shù)最常用的方法是Y因子法，它需要兩個步驟：校準(zhǔn)和DUT的噪聲系數(shù)測量。首先通過將噪聲源連接到信號分析儀的前端來校準(zhǔn)信號分析儀。在第二步中，將DUT連接到信號分析儀的前端，并將噪聲源連接到DUT的輸入端——然后，信號分析儀的噪聲系數(shù)測量應(yīng)用程序可以表征DUT的噪聲系數(shù)。

Wrapping Up

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TTSP

回顧一下，噪聲系數(shù)是衡量信號通過系統(tǒng)或設(shè)備時信噪比（SNR）退化的指標(biāo)。

您可以對完整的系統(tǒng)或組件進行噪聲系數(shù)測量。噪聲數(shù)字告訴我們在信號通過系統(tǒng)或設(shè)備時，信號中加入的噪聲的相對量。低噪聲值表示DUT的性能更好。

噪聲系數(shù)是一種快速而簡單的測量方法，用于表征信號通過系統(tǒng)或設(shè)備時設(shè)備信噪比（SNR）的下降，告訴您信號中添加的相對噪聲量。而且，在考慮設(shè)計時，請記住，噪聲系數(shù)是一種可以用來提高設(shè)備性能的方法。