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噪聲系數(shù)是什么?噪聲系數(shù)在系統(tǒng)中的應用有哪些?

加油射頻工程師 ? 來源:加油射頻工程師 ? 2024-03-27 15:14 ? 次閱讀

(2)噪聲系數(shù)是什么?

噪聲系數(shù)的定義是輸入信噪比比上輸出信噪比,即噪聲系數(shù)是對信號的SNR下降的程度進行衡量。

52bb03b8-ec09-11ee-a297-92fbcf53809c.png

其中,Si/So是指輸入信號和輸出信號的功率幅度;Ni/No是指輸入噪聲和輸出噪聲的功率幅度,而這里需要注意一下,噪聲系數(shù)定義的溫度是16.85℃,即290K。這個溫度是IEEE標準設置的測量噪聲系數(shù)的溫度。

一般來說,Ni是指來自匹配電阻的熱噪聲,即:

52d0cc34-ec09-11ee-a297-92fbcf53809c.png

假設系統(tǒng)或者器件的等效噪聲溫度為Te,那么輸出端的噪聲功率No為:

52db0a46-ec09-11ee-a297-92fbcf53809c.png

而So/Si=G,所以,噪聲系數(shù)的定義,又可以用下式進行表示:

52e94174-ec09-11ee-a297-92fbcf53809c.png

因此,衡量一個系統(tǒng)或者器件的噪聲性能的時候,可以用噪聲系數(shù),也可以用等效噪聲溫度來表示,兩者之間有一對一的關系。

(3)噪聲系數(shù)和靈敏度之間的關系

可以看到,在噪聲系數(shù)的定義公式中,Si對應的是輸入信號的功率。

鏈路中的器件,比如放大器等,都有自己標稱的噪聲系數(shù)指標。因此,我們在接收系統(tǒng)設計的階段,可以通過鏈路預算,計算出鏈路所對應的噪聲系數(shù)。

當輸出信噪比So/No為基帶解調門限的時候,代入噪聲系數(shù)和輸入噪聲功率值,求得的Si,即是靈敏度。

(4)ADC的性能與噪聲系數(shù)的關系

在評估ADC的性能的時候,也會經(jīng)常把ADC的SNR指標,或者NSD(噪聲頻譜密度)指標,換算成噪聲系數(shù)。

當多個器件級聯(lián)時,其對應的級聯(lián)等效噪聲溫度和噪聲系數(shù)分別為:

52f83bf2-ec09-11ee-a297-92fbcf53809c.png

如果把ADC前面的電路整體看成一個器件,ADC看成一個器件,那么:

530437e0-ec09-11ee-a297-92fbcf53809c.png

在換算出ADC的噪聲系數(shù)以后,我們就可以根據(jù)整體級聯(lián)噪聲系數(shù)的要求,來計算出前級鏈路所需要的增益和噪聲系數(shù),以此作為器件選型的依據(jù)。

(5)噪聲系數(shù)與發(fā)射機寬帶噪聲的關系

微波工程中,有這樣一個例子。

531a9152-ec09-11ee-a297-92fbcf53809c.png

例子的計算是分四步走:

把dB值轉換成線性值

計算級聯(lián)的噪聲系數(shù)

計算級聯(lián)的等效噪聲溫度

計算輸出的噪聲

這個例子,雖然題目中說的是接收機,但是也一定程度上模擬了發(fā)射機寬帶噪聲的計算過程。

因為DAC輸出的寬帶噪聲,一般是高于-174dBm/Hz的,而鏈路中器件的噪聲系數(shù)定義時,都是假設輸入噪聲功率為-174dBm/Hz,即對應的T0=290K。而上面的例子,輸入噪聲溫度不是290K,所以就不能直接用噪聲系數(shù)的公式來計算。因此,上面是做了個換算,用等效噪聲溫度來計算的。

或者另外一種等效的方法,就是把輸入噪聲分成兩部分,一部分是290K下的熱噪聲,另一部分是除去第一部分的剩余部分,然后分別計算。

5335b86a-ec09-11ee-a297-92fbcf53809c.png

整了一個excel表格,對上面的兩種方法,分別算了一下,結果表明,確實是等效的。

534e82dc-ec09-11ee-a297-92fbcf53809c.png



審核編輯:劉清

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原文標題:噪聲系數(shù)在系統(tǒng)中的應用

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