模擬技術(shù)知識課堂:噪聲系數的計算及測量方法一

噪聲系數(NF)是RF系統設計師常用的一個(gè)參數，它用于表征RF放大器、混頻器等器件的噪聲，并且被廣泛用作無(wú)線(xiàn)電接收機設計的一個(gè)工具。許多優(yōu)秀的通信和接收機設計教材都對噪聲系數進(jìn)行了詳細的說(shuō)明.

　　現在，RF應用中會(huì )用到許多寬帶運算放大器和ADC，這些器件的噪聲系數因而變得重要起來(lái)。討論了確定運算放大器噪聲系數的適用方法。我們不僅必須知道運算放大器的電壓和電流噪聲，而且應當知道確切的電路條件：閉環(huán)增益、增益設置電阻值、源電阻、帶寬等。計算ADC的噪聲系數則更具挑戰性，大家很快就會(huì )明白此言不虛。

　　公式表示為：噪聲系數NF=輸入端信噪比/輸出端信噪比，單位常用“dB”。

　　該系數并不是越大越好，它的值越大，說(shuō)明在傳輸過(guò)程中摻入的噪聲也就越大，反應了器件或者信道特性的不理想。

　　在放大器的噪聲系數比較低的情況下，通常放大器的噪聲系數用噪聲溫度(T)來(lái)表示。

　　噪聲系數與噪聲溫度的關(guān)系為：T=(NF-1)T0 或 NF=T/T0+1 其中：T0-絕對溫度(290K)

　　噪聲系數計算方法

　　研究噪聲的目的在于如何減少它對信號的影響。 因此，離開(kāi)信號談噪聲是無(wú)意義的。

　　從噪聲對信號影響的效果看，不在于噪聲電平絕對值的大小，而在于信號功率與噪聲功率的相對值，即信噪比，記為S/N(信號功率與噪聲功率比)。 即便噪聲電平絕對值很高，但只要信噪比達到一定要求，噪聲影響就可以忽略。 否則即便噪聲絕對電平低，由于信號電平更低，即信噪比低于1，則信號仍然會(huì )淹沒(méi)在噪聲中而無(wú)法辨別。 因此信噪比是描述信號抗噪聲質(zhì)量的一個(gè)物理量。

　　1 噪聲系數的定義

　　要描述放大系統的固有噪聲的大小，就要用噪聲系數，其定義為

　　設Pi為信號源的輸入信號功率，Pni為信號源內阻RS產(chǎn)生的噪聲功率，Po和Pno分別為信號和信號源內阻在負載上所產(chǎn)生的輸出功率和輸出噪聲功率,Pna表示線(xiàn)性電路內部附加噪聲功率在輸出端的輸出。

　　已知噪聲功率是與帶寬B相聯(lián)系的。

　　噪聲系數與輸入信號大小無(wú)關(guān)。定義：Pni為信號源內阻Rs的最大輸出功率，為kTB

　　噪聲系數的大小與四端網(wǎng)絡(luò )輸入端的匹配情況無(wú)關(guān)

　　噪聲系數的定義只適用于線(xiàn)性或準線(xiàn)性電路

　　信噪比與負載的關(guān)系