噪声系数的意义和丈量办法
噪声系数的意义
噪声系数是用来描绘一个体系中出现的过多的噪声量的品质因数。把噪声系数下降到最小的程度能够减小噪声对体系形成的影响。在日常日子中，咱们能够看到噪声会下降电视画面的质量，也会使无线通信的话音质量
变差; 在比如雷达等的军用设备中，噪声会约束体系的有用效果规模; 在数字通信体系中，噪声则会添加体系的误码率。电子设备的体系规划人员总是在尽最大努力使整个体系的信噪比 (SNR) 到达最优化的程度，为了到达这个意图，能够用把信号进步的办法，也能够用把噪声下降的办法。在像雷达这样的发射承受体系中，进步信噪比的一种办法是用更大的大功率放大器来进步发射信号的功率，或运用大口径天线。下降在发射机和接收机之间信号传输途径上对信号的衰耗也能够进步信噪比，可是信号在传输途径上的衰耗大都是由工作环境所决议的，体系规划人员控制不了这方面的要素。还能够通过下降由接收机发生的噪声 — 一般这都是由接收机前端的低噪声放大器 (LNA) 的质量决议的 — 来进步信噪比。与运用进步发射机功率的办法比较，下降接收机的噪声 (以及让承受机的噪声系数的目标更好) 的办法会更简单和廉价一些。
噪声系数的界说是很简单和直观的。一个电子体系的噪声因子 (F) 的界说是体系输入信号的信噪比除以体系输出信号的信噪比:
Si = 输入信号的功率
So = 输出信号的功率
Ni = 输入噪声功率
No = 输出噪声功率
把噪声因子用分贝 (dB) 来表明便是噪声系数 (NF)，NF = 10*log (F)。
这个对噪声系数的界说对任何电子网络都是正确的，包含那些能够把在一个频率上的输入信号变换为别的一个频率的信号再输出的电子网络，例如上变频器或下变频器。
为了更好地了解噪声系数的界说，咱们来看看放大器的比如。放大器的输出信号的功率等于放大器输入信号的功率乘以放大器的增益，假如这个放大器是一个很抱负的器材的话，其输出端口上噪声信号的功率也应该等于输入端口上噪声信号的功率乘以放大器的增益，成果是在放大器的输入端口和输出端口上信号的信噪比是相同的。可是，实践状况是任何放大器输出信号的噪声功率都比输入信号的噪声功率乘以放大器的增益所得到的成果大，也便是说放大器输出端口上的信噪比要比输入端口上的信噪比小，即噪声因子F 要大于 1，或者说噪声系数 NF 要大于 0 dB。
在丈量并比较噪声系数的丈量成果时，十分重要的是要注意咱们在丈量的进程中是假定丈量体系能够在被测器材 (DUT) 的输入端口和输出端口上供给十分完美的 50 Ω 的负载条件。可是在实践丈量中，这样完美的条件永久不会存在。稍后咱们会评论假如丈量体系不是很完美的 50 Ω 体系会对噪声系数的丈量精度形成怎样的影响。一起，咱们也会看到各种校准和丈量办法是怎样战胜由于不是很完美的 50 Ω 的源匹配而形成的丈量误差的。
图1
另一种用来表达由一个放大器或体系引进的附加噪声的术语是有用输入温度 (Te)。为了了解这个参数，咱们需求先看一下无源负载所发生的噪声的量的表达方式 — kTB，其间 k 是玻尔兹曼常数，T 是以开尔文为单位的负载的温度，B 是体系带宽。由于在某个给定的带宽内，器材发生的噪声和温度是成正比的，所以，一个器材所发生的噪声的量能够表明为带宽归一化为 1 Hz 的等效噪声温度。例如，一个从市场上能够买到的超噪比(ENR)为 15 dB 的噪声源发生的电噪声能够等效表明为温度为 8880 K 的负载。任何一个实践器材的噪声系数都能够表明为一个有用输入噪声温度。明显 Te 不是放大器或变频器的实践物理温度，它是与一个 (噪声为零的) 完美器材相连的在输出端会发生相同巨细的附加噪声的输入负载的等效温度 (单位为开尔文)，Te 与噪声因子的联系是:
尽管大部分低噪声放大器 (LNA)的特性是用噪声系数来描绘的，可是当 LNA 的噪声系数小于 1 时，就会常常用 Te 来描绘它的噪声特性。在做涉及到噪声功率的核算时，Te 也是一个很有用的参数。
噪声系数丈量方法
主要有两种丈量噪声系数的办法。最常用的是所谓 Y 因子法或冷热源法，安捷伦科技的噪声系数剖析仪和频谱剖析仪都是用这种办法丈量噪声系数。
Y 因子法运用通过校准的由特制的能够翻开和封闭的噪声二极管组成的噪声源，在噪声源的后边还有一个用来供给较好的输出匹配的衰减器，如图2 所示。当二极管被封闭，也即没有偏置电流存在的时分，噪声源关于被测器材来说所出现的是一个温度为室温的负载。当二极管被反向偏置的时分，它所发生的雪崩效应会发生一个超越负载在室温环境下所发生的噪声的电噪声，这个额定发生的噪声的量被表征为“超噪比”(即 ENR)。关于一个给定的噪声源，ENR 的值会跟着频率的改变而改变。依据噪声源内部衰减器的状况的不同，典型噪声源的 ENR 的额定值的规模在 5 dB 到 15 dB 之间。运用噪声源能够在被测器材的输出端口得到两个噪声功率的丈量成果，然后，这两个丈量成果的比值 — 被称之为 Y 因子 — 能够用来核算噪声系数。运用 Y 因子法进行丈量还能够发生被测器材的标量增益的丈量成果。
图2
第二种丈量噪声系数的办法是冷源法，有时也把这种办法叫做直接噪声丈量法 — 在被测器材的输入端口衔接一个冷 (一般是室温的) 负载，别的再独自丈量被测器材的增益。运用矢量网络剖析仪 (VNA) 丈量噪声系数就常常选用冷源法，由于这能够使咱们在丈量放大器或变频器时，只需求把被测器材与外表进行一次衔接，就能够完结比如 S 参数、增益紧缩、噪声系数等多项目标的测验。
