什么是噪声系数?
说到噪声系数,有这样两种定义。
一种呢,即是输入信噪比比上输出信噪比。
物理意义就是,噪声系数表征的是一个系统对信号信噪比的恶化情况。
另一种呢,就是指实际输出的噪声与假设系统是无噪声时的系统输出噪声。
有点拗口啊。
白话一点,就是说,噪声进入系统,然后得到系统输出端的噪声。
然后假设系统是无噪声,得到系统输出端的噪声。
而噪声系数,就是这两个噪声值的比值。
这两种定义,其实是等价的。
噪声系数,通常以dB值来表示。
为什么要用噪声系数?
噪声系数这一指标,只有在输入是小信号的时候,才会被考量到。
通过噪声系数,可以计算出接收机的灵敏度,即接收机能接收到的最小信号。
SNRout一般根据基带解调门限获得,而Nin为-174dBm/Hz。
需要注意的是,在灵敏度的计算中,并没有涉及到器件的增益。
也就是说,噪声系数有这样一个好处,可以让我们比较两个接收机的灵敏度好坏时,不需要知道接收机内部的具体结构。
就是说,甭管接收机里面是个什么架构,只要给出一个噪声系数,就可以评估灵敏度。
噪声系数小,那灵敏度就高;噪声系数大,那灵敏度就低。
怎么测试噪声系数呢?
一种呢,使用噪声仪。
使用噪声仪,是测量噪声系数最直接的方法,而且操作简单。在大多数情况下,它是最准确的。
噪声仪本质上也是基于Y因子法。
当然,使用噪声仪,也有一些不好的点。
比如说,频率范围没那么宽;当测量比较大的噪声(比如大于10dB)时,没那么准确;而且噪声仪很贵,关键是用途太单一,除了测噪声,也没法用作其他。
作为一个曾经的低噪放设计人员,你会发现,用频谱仪,你需要和别人协商,用矢网,你需要和别人协商,而噪声仪,大概率上是随到随用。
另一种呢,是使用频谱仪,即增益法。
增益法的本质,是基于噪声系数的定义。
对定义中的公式,稍稍做些改动,如下图所示。
如上图所示,如果要用增益法来测试噪声系数的话,需要先测试出待测件的增益。
这个很好实现,要么用矢网,要么用信号源+频谱仪。
然后,输入端加上50ohm的匹配负载,同时频谱仪要做如下设置:
将频谱仪的衰减器值设置为0dB,以减小频谱仪本身的噪声对待测件噪声的影响
把detector 设置为RMS detector
打开trace average
这种方法呢,频率范围可以很宽,只要频谱仪支持的频率范围,那就是噪声系数的可测试范围。
这种方法的主要限制,来源于频谱仪的底噪。
假设待测件的增益为20dB,噪声系数为6dB,那么输出的噪声,为-148dBm/Hz,这就要求频谱仪的底噪要足够的低。
所以,增益法,适合高增益,高噪声系数器件的测试。
还有一种,就是噪声源+频谱仪,基于Y因子法。
审核编辑:刘清
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原文标题:噪声系数,我们非常熟悉的一个参数~
文章出处:【微信号:加油射频工程师,微信公众号:加油射频工程师】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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