微弱信号检测学 第2章 放大器的噪声与屏蔽接地技术

FV
VN ,out GVN ,in
（2-3）
式等（于2输-3入）有说效明噪，声除电FV压=1的的G情倍况。外，输出的有效噪声电压一般不
二、噪声因子（NF）
1．噪声因子（NF）的定义
噪声因子（NF）定义为
NF 10lg FP 20lg FV
（2-4）
系数。FP噪表声示因用子功N率F测单定位的为噪分声贝系。数当；NFFV=表0分示贝用时电压，测是定为的无噪噪声声 放大器；噪声因子NF越大，放大器的噪声性能越糟。
B位置时，调节NG的大小，使rms表
的读数为 2VN ，这时NG的输出即为
源电阻Rs的热噪声与放大器噪声折合
到放大器输入端的பைடு நூலகம்VN,outin 值。根据
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
二、噪声因子（NF）
2．放大器NF值的测量
NF 20lg
V N ,outin 1
(4kTRS f ) 2
③要有一组适合于各个连续频率（或间隔很小的跳点频率）的BPF， 且BPF的带宽需要预先测定。
这些，都是实际测量NF时的必要条件，但常常不易得到满足。
PS ,in
FP
PN ,in PS ,out
PN ,out
PN ,out
PS ,out PS ,in
PN ,in
PN ,out KPN ,in
（2-2）
式（2-2）说明，除FP=1的情况外，输出的噪声功率一般不等于 输入噪声功率的K倍。
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
一、噪声系数（F） 设G为系统的电压增益，则有
第2章 放大器的噪声与屏蔽接 地技术
第2章 放大器的噪声与屏蔽接地技术
电子技术的发展，使目前大量信息的测量，最终都 转换成电信号的测量。因被测信号一般较弱，几乎各种 测量系统都具有电子放大器。对于弱信号测量，放大器、 尤其是前置放大器噪声的大小，将是十分重要的，会影 响测量的成败。 本章主要内容： 2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量 2-2 低噪声前置放大器 2-3 低噪声放大器匹配网络与变压器特性 2-4 屏蔽、接地与布线
二、噪声因子（NF）
1．噪声因子（NF）的定义
注频意率：有式关中，V故N、NFI是N为随放频大率器变单化位的频。率上间式隔也内表的明噪，声N，F与实信际号常与源 内阻RS有关。因此，放大器与不同频率、不同内阻信号源连接
使用时，会具有不同的噪声性能。
若令
(4kTRS
VN2
I
2 N
RS2
)
1 2
(f
1
)2
2 N
RS2
]
2
A(f
)2
[4kTRS
VN2
I
2 N
RS2
]
2
(f
)2
输入端的信噪比为
（2-6）
SNRin
ES
1
(4kTRS f ) 2
噪声因子NF为
NF
20lg(1 VN2
I
2 N
RS2
1
)2
10lg(1 VN2
I
2 N
RS2
)
4kTRS
4kTRS
（2-7） （2-8）
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
等效噪声电流源IN。由图2-1可写出输出端的总噪声电压，即
1
1
VN ,out
[4kTRS
VN2
I
2 N
RS2
]
2
A(f
)2
（2-5）
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
二、噪声因子（NF）
1．噪声因子（NF）的定义 输出端的信噪比为
SNRout
AES
1
1
ES
1
1
[4kTRS
VN2
I
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
二、噪声因子（NF）
1．噪声因子（NF）的定义
简化：假设信号源中无
噪声，只考虑源电阻RS的噪 声，其热噪声电压为
1
(4kTRS f ) 2，
图中RS是无噪声电阻；电压增益为A的实际的放大器可等效为一 个电压增益为A无噪声的放大器和一个等效噪声电压源VN及一个
噪声系数: 表示一个有内部噪声源的放大器在信号传递 时使信噪比恶化的程度，是用来衡量放大器噪声性能好坏的 一个常用指标，无论在通信、雷达及信号检测系统中均占有
重要地位。放大器的噪声系数定义为：
F 1 SNRin SNIR SNRout
（2-1）
2-1 噪声系、噪声因子和其它噪声度量参量
一、噪声系数（F） 注意：（1）无内部噪声源的放大器，F=1； （2）有内部噪声源的放大器，则F>1，且F越大，放大器 的噪声越严重，从而使该放大器对所传递的信号的信噪比恶化 程度越严重。 设K为系统的功率增益，则有
，为输出端折算到输入端的噪声
VN
,out in
则有
1
NF
VN ,outin (4kTRS f ) 2 10 20
（2-9）
或
NF 20lg
V N ,outin 1
(4kTRS f ) 2
（2-10）
上式表明，VN,outin 可从测得的NF值求得，而不必具体求VN与IN。
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
二、噪声因子（NF）
2．放大器NF值的测量
NF值的测量方法有： （1）最简单的放大器NF值的测量方法：是将输入端短路，测量
输出电压的有效值。缺点：此方法丢失了信号源RS的影响，因
此所测噪声不够真实。
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
二、噪声因子（NF）
2．放大器NF值的测量
（2）噪声发生器法：用噪声发生器测量噪声的方法。NG是一噪声
发生器，Rg是NG的阻抗，Rs是源电阻。根据不同的Rs测量各NF值。
开关K有两个位置：A和B。A接地，B接NG的输出。被测放大器后
续一个带通滤波器（BPF），其目的是改变BPF的中心频率f0，以 测量NF随f0的变化。rms表用以测量结果。 当K处于A位置时，选择固定Rs 和f0，rms表有一读数VN；将K拨至
2-1 噪声系数、噪声因子和其它噪声度量参量
一、噪声系数（F）
一个放大器的噪声性能好坏，不仅是看内部噪声源的大 小及性质，更主要的是看在信号传递及放大过程中对信噪比 （SNR）的恶化程度。也就是，从微弱信号检测角度来看， 更关心放大器的噪声引起SNR的降低程度。因此，引入放大
器的噪声系数这个十分重要的指标。
（2-10）
即可计算出器NF值。注意，此时的BPF的带宽为已知值。这样， 改变Rs和f0，可获得一系列的NF测量数据。
噪声发生器法是根据噪声的不相干原理，采用与测量输入阻
抗相类似的叠加法，因而比较简单。但在实际测量中，有一些困 难：
①NG需要有较宽的频率范围，使之能与放大器的工作频率相适应；
②NG需要精确定标，因为真正的被测值是从NG读出的刻度；