关于噪声系数定义的详细说明

发表于 2021-4-16 11:16

关于常用的术语----噪声系数，有两个权威的定义：
第一个定义是Friis于1944年在《射频接收器的噪声系数》一文中给出，文中给出的噪声系数（noise figure）和噪声因子（noise facitor),是根据信噪比给出的,衡量的是整个信号链的输入与输出之间的信噪比退化程度。

第二个定义是IRE于1959年出版的标准，后来被IEEE采用。

这里最要命的问题是：这两个定义不是等价的，使用起来非常麻烦。

登录 · 发表于 2021-4-16 11:27

上传个安捷伦大家下载吧，其实这种标准按着测量大厂走就行了，大公司和研究所都这样的吧。

登录 · 发表于 2021-4-16 11:43

本帖最后由 xukun977 于 2021-4-16 11:47 编辑

对于第二个定义，IEEE采用的是基于物理的推导方法来定义的。

事情原委是这样的：
在大学物理的量子力学部分，会谈到黑体辐射，其中必然会给出黑体辐射的功率谱密度表达式，据此可以推出著名的普朗克黑体辐射公式：

根据这个表达式可知，当光子的能量hv等于热能kT时，这个频率v=kT/h就是截止频率，而且这个截止频率的温度T的函数，当问题为17℃时，对应的截止频率是6T Hz.

为何热能是kT呢？在热动力学中学过，能量的分布按照自由度划分的，每个自由度对应于kT/2,又由于黑体辐射是一种电磁辐射，所以它有两个自由度----一个是电场，一个是磁场，所以自由度为2，所以黑体辐射的能量是kT

而电阻的噪声电压，正是基于电阻器的黑体辐射与其它电路耦合而推导出来的，推出电阻噪声的PSD为N=kT

请特别注意一个关键点：噪声正比于温度T！！！！！！！！！所以给定一个温度，就能求出其所对应的噪声谱！！！

所以，一旦知晓某个放大器的噪声普NA，根据上面的表达式，就能知道其等效的噪声温度TA

借助于等效噪声温度的概念，可以知道当放大器输入端接电阻R后，输入端总的等效噪声为：

登录 · 发表于 2021-4-16 11:50

然后定义一个标准温度To,以及端接电阻Ro，就有了比较对象，就可以据此定义噪声系数F了：

而功率谱kT0对应的是著名的数字：-174dBm/Hz

这个东西是IEEE采用的标准，而Friis基于信噪比所给的定义是不同的。

发表于 2021-4-16 17:56

关于噪声因数的定义，有严重的bug！

1，如果基于信噪比的定义，很容易推导出来噪声系数F反比于信号源电阻Rs，也就是说，只需要在信号源上并联或者串联电阻，就能减小噪声系数（但是系统的总噪声居然是增大的），这个就是学术上著名的“噪声指数谬论”！

2，原因同上，如果测量时使用纯电抗源，那么信号源噪声为零，噪声指数趋于无穷大，毫无意义了。

3，如果待测电路和信号源的等效噪声温度悬殊不大，或者说待测电路的噪声很小，那么此时测量结果误差较大，所以常用的Y因子等方法测量结果不可靠，因为x/(Y-1)的分母当Y约等于1时，计算误差太大了。

发表于 2021-4-16 18:38

UPUP

登录 · 发表于 2021-4-16 20:05

学习有多难，大家来体验一下。

从上个世纪40年代到70年代，这一段里有大量书籍和文献，利用噪声系数的定义，来优化源阻抗。

到了80年代，人们又提出了噪声系数谬论，说上图中这种方法不靠谱。

关于噪声系数定义的详细说明

相关帖子

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源

浏览过的版块

坚毅之洋流

核心会员奖章

十世金身

技术导师奖章