噪声系数、等效噪声温度（一）

文章目录

• • 前言：
  • 一、黑体辐射定律
  • 二、等效噪声温度
  • 三、噪声系数
  • 四、两者的关系 & 级联公式
  • 未完待续。。。下期见！

前言：

最近在看NF系数相关文档，有些体会~我怕自己忘了，把东西整理一下，同时分享给大家。因为内容有点多，所以我会分成好几个部分。如果大家有什么思考、建议、意见、想法，非常欢迎私信或者留言

一、黑体辐射定律

有个大神提出了黑体辐射定律，恩~就是普朗克！他说：电阻中的电子随机运动在电阻两端产生随机电压为：

这个公式很复杂，但是在微波频段，利用近似条件：hf <<kT,


用功率表示成：

对于一个阻值为R电阻来说，其产生的噪声功率也就是上式P_n=4KTBR，根据最大功率传输定理，电阻R向外传输的最大噪声功率仅为P_N=KTB，术语叫做：最大资用噪声功率。

划重点：该项与电阻值无关

二、等效噪声温度

从上面的公式中，我们看到温度与噪声功率电平有直接的关系，那我们很容易想到，是不是可以定义一个参量，该参量的高低可以直接反应出噪声功率的高低。这就是噪声温度。

1、等等~你是不是漏了两个字？

是的，漏了“等效”二字，那“等效”二字说明了什么呢？说明我们对噪声温度做过一定的处理。“等效”？等效到哪里？怎么等效？和谁等效？（下面我会一一解答）

2、想象一下，如果我们想要量化一个放大器引入噪声的能力，我们怎样定义指标才对呢？

输入信号会引入噪声，经过放大器 输出，会被放大。输出的噪声包含两部分：
P_n1=P_{NOISE_IN} * G₁（输入信号本身携带的噪声）
P_n2=P_AMP(放大器引入的噪声)

方式一：从输出直接看噪声功率~可以吗？

答：可以！但是有一个问题，如果两个放大器增益不一样，那增益高的放大器不就吃亏了吗？就因为增益高，对噪声的放大能力强，导致输出噪声功率电平变高，实际上放大器自身贡献的噪声可能还更低呢？那这怎么办？

方式二：从输入看噪声功率？
1)其实，噪声的测量总归发生在输出端，从输入看噪声功率，这就是一种等效（回答了：等效到哪里？）
2)将P_{n_total} ÷ Gain去除增益的影响，可将输出噪声功率等效到输入。（回答了：怎么等效？）

3、等效噪声温度是怎么定义呢？

想象一下，现有一个待测器件DUT（比如：放大器），DUT的输入接50Ω电阻，输出接一个Noise Measuring Receiver。

我们在DUT输出端得到的噪声包括两部分：一个是由50Ω在290K温度下产生的热噪声；另一个是由DUT自己产生的，但是receiver并不能分辨噪声是由谁产生的。

在这种情况下，我们假定DUT是无噪的，所有的噪声都来自于DUT的输入，那么为了产生相同的噪声输出，50Ω电阻所处的温度就必须更高（290+Te），高出的温度部分就是DUT的等效噪声温度。（回答了：和谁等效？）

三、噪声系数

噪声系数是另外一种衡量元件/系统引入噪声能力的指标参量。

定义：输入信噪比/输出信噪比
关于噪声系数有两件事情很重要：
1、噪声系数是在输入噪声源匹配的情况下定义的；

2、噪声源的噪声温度是T0=290K（参考温度）

_{注：这点特别重要，因为在天线系统中，天线是单口元件，NF定义不适用。所以，在已知天线的噪声温度推导系统输出噪声功率输出时，不要用噪声系数，改用噪声温度。}

四、两者的关系 & 级联公式

既然是对同一种类型的指标进行量化，两者有什么关系呢？

多级放大器级联，其等效噪声温度如下：

G₁:第一级放大器的增益；
G₂:第二级放大器的增益；以此类推
T_e1:第一级放大器的等效噪声温度；以此类推

噪声系数级联公式如下：

未完待续。。。下期见！