射频噪声系数

当您想到“噪音”时，通常您会认为噪音来自外界。的确如此，但是组件（DUT）本身也会产生一些噪声。除非设备是在绝对温度零（摄氏-273度）下工作，否则物体本身始终会产生这种噪声。在大多数情况下，我们只是在很大程度上忽略了这种噪声，因为噪声的强度并不大，不会干扰有用信号，但是在某些情况下，我们不能忽略组件本身产生的这些噪声。对于这种情况，人们制定了规范（指标）来测量/管理/控制此类噪声，该指标称为“噪声系数（NoiseFigure）”和“噪声因子（NoiseFactor）”。物理上，“噪声系数”和“噪声因子”指标是相同的，唯一的区别是“噪声系数”是对数刻度（dB），“噪声因子”是线性刻度。

噪声和两端口网络：（a）放大器；（b）有噪放大器；（c）有噪两端口网络。

现在让我们详细了解噪声系数。假设您有一个增益为1的虚拟设备，这意味着它没有放大任何进入设备的东西，并且完全不受任何外部噪声源的影响。假设您输入的内容如下图中的左侧图所示，并获得了输出，如右侧图所示。你觉得有什么不同吗？是的在信号峰值大小方面我们看不到任何不同，这是可以理解的，因为这是一个增益=1的设备。但是本底噪声（noisefloor）呢？您会注意到输入的本底噪声和输出的本底噪声之间的巨大差异。为什么会这样改变？由于我们假设这是一个可以完全免受外部噪声影响的理想设备，因此我们可以想到的唯一可能性就是噪声是由DUT本身产生的，而噪声系数就是表示这种内部噪声的数量。

噪声系数定义

我们如何以正式的方式来表达这个噪声系数呢？如果设备的增益始终为1，则表示它的最简单方法是“输入噪声电平与输出噪声电平之间的差”。但是，如果增益不为1（大于1），仅查看噪声电平差，您就不会知道噪声电平增加是由于放大外部噪声还是内部生成的噪声。在这种情况下，估算内部噪声产生的更好方法是比较SNR（信噪比），如下所示。

输入输出信号的信噪比（SNR）

总之，他们得出了一个称为“噪声因子”的指标，其定义为输入SNR与输出SNR之比，如下面的方程所示。

噪声系数只是对噪声因子的对数标度值，如下面的方程所示。

这就是与噪声系数有关的全部公式，但是如果您想要更多地使用数学公式，那么本底噪声则可以从增益（G），输入噪声（Ni）和内部产生的噪声（Na）得出，如下面的方程所示。

无论使用哪种方式，一旦获得噪声系数，就自动获得噪声系数（NF）。只需如下所示取其对数刻度即可。

级联的两端口网络

级联网络的噪声系数：