EMERSON 5X00270G01

更新时间: 2023-07-07

噪声系数(NF)等于器件的噪声功率加上热噪声功率，以dB为单位，噪声因子(F)是用线性方式表示器件在热噪声之上引入的噪声功率。利用公式3和4可以将NF换算为F，反之亦然。

　　等式3和4. 噪声因子和噪声系数之间的换算公式

　　噪声功率的一个相关表达式是噪声温度。由于噪声功率与设备的开尔文温度成正比，所以噪声温度(Te)是指器件产生一定量噪声功率时的等效温度。需要 注意的是，设备的等效噪声温度只是理论值，仅仅用来表示无源器件产生特定噪声功率电平时的理论温度。等式5和6描述了噪声温度与噪声系数的关系。

　　等式5. 噪声温度是噪声因子的函数

　　等式6. 噪声因子是噪声温度的函数，反之亦然

　　在等式5和6中，T0通常是指常温或290K。根据这两个等式，噪声因子为4或噪声系数为的器件，具有的等效温度为290K(4-1)= 870K。基于这个计算结果，对于加热到870K的器件，其固有热噪声比290K常温下的器件的热 噪声高出。因此，870 dB的等效温度就相当于噪声因子为4或噪声系数为 dB。

　　计算级联RF系统噪声因子所使用的Friis公式对于测量噪声因子非常重要。因为 在测量器件的噪声系数时，必须将所有的测量参数考虑在内，包括待测设备的噪声以及仪器本身的噪声。Friis公式适用于图11所示的级联RF系统。

　　级联RF系统

　　图11. 每个器件都可通过增益和噪声系数进行描述。

　　使用等式7所示的Friis公式，就可以计算系统的噪声系数(F)。

　　等式7. 使用Friis公式计算级联系统的噪声因子

　　需要注意的是，Friis公式要求噪声和增益都以线性而非对数形式表示。另外需要注意的是，如果系统的**组件增益较高，例如LNA，则系统的噪声系 通常可以忽略等式7的其他项，只需考虑前两项即可，因此等式7可简化为等式8。

　　等式8. 两级级联系统的噪声因子

　　同样地，我们可以根据使用类似的等式算出级联的噪声温度。将等式中的噪声因子替换为噪声温度可以得出，级联系统中**个组件的噪声温度等于系统噪声系数减去第二个组件的噪声

　　等式9. 两级级联系统的噪声温度

　　噪声系数测量

　　尽管测量噪声系数的方法有多种，但**常用的两种方法是冷源法(也称为增益法)以及Y因子法。增益法的基本原理是端接待测设备的输入，然后使用信号分析仪来测量DUT的输出噪声，如图12所示。在这种情况下，输出噪声功率是DUT的增益对DUT的固有噪声进行放大后的结果。

　　冷源法通常对高增益的LNA**为有效，因为对于明显高于本底噪声其固有本底噪声的信号来说，信号分析仪可以更**地测量噪声功率。冷源法的缺点之一是易受电压驻波比(VSWR)不确定性的影响。

　　另外，一般改善VSWR的方法，如使用外部衰减器，会降低仪器测量低功率信号的能。因此，如果能够补偿VSWR的情况下，冷源测量技术的测量结果更为准确。事实上，假设本底噪声足够低，偶尔也可以使用网络分析仪来测量噪声系数，因为网络分析仪可以减少由于VSWR引起的不确定性。