什么是噪聲系數(shù)？

說到噪聲系數(shù)，有這樣兩種定義。

一種呢，即是輸入信噪比比上輸出信噪比。

物理意義就是，噪聲系數(shù)表征的是一個系統(tǒng)對信號信噪比的惡化情況。

另一種呢，就是指實際輸出的噪聲與假設系統(tǒng)是無噪聲時的系統(tǒng)輸出噪聲。

有點拗口啊。

白話一點，就是說，噪聲進入系統(tǒng)，然后得到系統(tǒng)輸出端的噪聲。

然后假設系統(tǒng)是無噪聲，得到系統(tǒng)輸出端的噪聲。

而噪聲系數(shù)，就是這兩個噪聲值的比值。

這兩種定義，其實是等價的。

噪聲系數(shù)，通常以dB值來表示。

為什么要用噪聲系數(shù)？

噪聲系數(shù)這一指標，只有在輸入是小信號的時候，才會被考量到。

通過噪聲系數(shù)，可以計算出接收機的靈敏度，即接收機能接收到的最小信號。

SNRout一般根據(jù)基帶解調(diào)門限獲得，而Nin為-174dBm/Hz。

需要注意的是，在靈敏度的計算中，并沒有涉及到器件的增益。

也就是說，噪聲系數(shù)有這樣一個好處，可以讓我們比較兩個接收機的靈敏度好壞時，不需要知道接收機內(nèi)部的具體結構。

就是說，甭管接收機里面是個什么架構，只要給出一個噪聲系數(shù)，就可以評估靈敏度。

噪聲系數(shù)小，那靈敏度就高；噪聲系數(shù)大，那靈敏度就低。

怎么測試噪聲系數(shù)呢？

一種呢，使用噪聲儀。

使用噪聲儀，是測量噪聲系數(shù)最直接的方法，而且操作簡單。在大多數(shù)情況下，它是最準確的。

噪聲儀本質(zhì)上也是基于Y因子法。

當然，使用噪聲儀，也有一些不好的點。

比如說，頻率范圍沒那么寬；當測量比較大的噪聲(比如大于10dB)時，沒那么準確；而且噪聲儀很貴，關鍵是用途太單一，除了測噪聲，也沒法用作其他。

作為一個曾經(jīng)的低噪放設計人員，你會發(fā)現(xiàn)，用頻譜儀，你需要和別人協(xié)商，用矢網(wǎng)，你需要和別人協(xié)商，而噪聲儀，大概率上是隨到隨用。

另一種呢，是使用頻譜儀，即增益法。

增益法的本質(zhì)，是基于噪聲系數(shù)的定義。

對定義中的公式，稍稍做些改動，如下圖所示。

如上圖所示，如果要用增益法來測試噪聲系數(shù)的話，需要先測試出待測件的增益。

這個很好實現(xiàn)，要么用矢網(wǎng)，要么用信號源+頻譜儀。

然后，輸入端加上50ohm的匹配負載，同時頻譜儀要做如下設置:

將頻譜儀的衰減器值設置為0dB，以減小頻譜儀本身的噪聲對待測件噪聲的影響

把detector 設置為RMS detector

打開trace average

這種方法呢，頻率范圍可以很寬，只要頻譜儀支持的頻率范圍，那就是噪聲系數(shù)的可測試范圍。

這種方法的主要限制，來源于頻譜儀的底噪。

假設待測件的增益為20dB，噪聲系數(shù)為6dB，那么輸出的噪聲，為-148dBm/Hz，這就要求頻譜儀的底噪要足夠的低。

所以，增益法，適合高增益，高噪聲系數(shù)器件的測試。

還有一種，就是噪聲源+頻譜儀，基于Y因子法。

這里，我就不展開了，具體文獻[3]，官方文檔，非常贊。

參考文獻：

[1]https://www.keysight.com/blogs/tech/rfmw/2019/10/23/the-four-ws-of-noise-figure

[2]https://www.analog.com/en/technical-articles/noise-figure-measurement-methods-and-formulas--maxim-integrated.html

[3]https://scdn.rohde-schwarz.com/ur/pws/dl_downloads/dl_application/application_notes/1ma178/1MA178_5e_NoiseFigure.pdf