技术专家手把手教你计算放大器噪声系数

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模拟技术知识课堂-噪声系数的计算及测量方法三

模拟技术知识课堂:噪声系数的计算及测量方法三于上面的式子。

根据噪声系数定义，F=Tn/290+1，F 是噪声因数(NF=10*log(F))，因而Y=ENR/F+1。

在这个公式中，所有变量均是线性关系，从这个式子可得到上面的噪声系数公式。

我们再次使用MAX2700 作为例子演示如何使用Y 因数法测量噪声系数。

装置图见图3。

连接HP346AENR 到RF 的输入。

连接28V 直流电压到噪声源头。

我们可以在频谱仪上监视输出噪声功率谱密度。

开/关直流电源，噪声谱密度从-90dBm/Hz 变到-87dBm/Hz。

所以Y=3dB。

为了获得稳定和准确的噪声功率谱密度读数，RBW/VBW 设置为0.3。

从表2 得到，在2GHz 时ENR=5.28dB，因而我们可以计算NF 的值为5.3dB。

以上讨论了测量射频器件噪声系数的三种方法。

每种方法都有其优缺点，适用于特定的应用。

表3 是三种方法优缺点的总结。

理论上，同一个射频器件的测量结果应该一样，但是由于射频设备的限制(可用性、精度、频率范围、噪声基底等)，必须选择最佳的方法以获得正确的结果。

<CENTER style=“WORD-SPACING: 0px; FONT: 14px/25px 宋体, arial; TEXT-TRANSFORM: none; COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-INDENT: 0px; WHITE- SPACE: normal; LETTER-SPACING: normal; Btips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。

仅供参阅！。

放大电路噪声指标

放大电路噪声指标
放大器的由于放大器本身就有噪声，输出端的信噪比和输入端信噪比是不一样的，为此，使用噪声系数来衡量放大器本身的噪声水平
公式表示为：噪声系数NF=输入端信噪比/输出端信噪比，单位常用“dB”。

该系数表征放大器的噪声性能恶化程度的一个参量，并不是越大越好，它的值越大，说明在传输过程中掺入的噪声也就越大，反映了器件或者信道特性的不理想。

在放大器的噪声系数比较低的情况下，通常放大器的噪声系数用噪声温度（T）来表示。

放大电路不仅把输入端的噪声放大，而且放大电路本身也存在噪声。

所以，其输出端的信噪比必小于输入端信噪比。

在放大器中，内部噪声与外部噪声愈小愈好。

放大电路本身噪声越大，它的输出端信噪比越小于输入端信噪比，NF就越大。

当NF用分贝表示时
NF(dB)=10 lg(Po/ApPi)
Po表示输出端的总噪声功率，Pi表示信号源输入端噪声功率，Ap表示功率增益。

[1]噪声系数与噪声温度的关系为：T=（NF-1）T0或NF=T/T0+1 其中：T0-绝对温度（290K）。

2减小噪声的措施
（1）首选低噪放（2）引入负反馈来抑制噪声。

噪声系数

级联放大器噪声系数首先说下噪声系数的定义：一个放大器的噪声系数定义为输入端的信噪比与输出端的信噪比之比，//si niF so noP P N P P =，其中P 代表功率，S 代表信号，N 代表噪声，i 代表输入端，o 代表输出端。

书中有一句话很重要，也很容易被大家忽视：“N F 数值的大小一方面取决于被研究网络本身的噪声电平，另一方面也与采用的噪声源很有关系，这就容易造成同一网络因采用不同的噪声源而具有不同的数值，从而给实用带来了困难。

所以规定噪声源是很重要的。

一般是将信号源内阻的热噪声作为标准噪声源，此时，P ni 就是取自信号源内阻的热噪声功率。

” 大家应该有些概念了吧，一个网络的噪声系数定义为输入端的信噪比与输出端的信噪比之比，还应该加上一个限定条件就是每一个网络的P ni 都应该是同一个固定的值，记为P nref （这个是推级联网络噪声系数公式的重点）。

以下推导级联网络噪声系数公式：以最简单的两级级联系统为例：如图所示，令输入第一级系统的噪声功率为P nref （信号源内阻的热噪声功率），则根据噪声系数的定义为111//si nref F so no P P N P P =，级联系统的噪声系数为//si nref F so noP P N P P =，但是注意222//si ni F so noP P N P P ≠，（因为噪声系数的定义中要求输入噪声必须为P nref ）注：第一级网络的输出信号及噪声功率与第二级网络的输入信号及噪声功率相同。

即P so1= P si2，P no1= P ni2。

一个放大器对输入信号及噪声产生的作用就是将其分别放大G 倍后，再在输出端引入放大器本身产生的噪声，这个噪声与放大器的增益G 无关。

所以放大器的噪声系数还可以表示为：'2'22//()si nrefF sinref P P N P G P G 2δ=⋅⋅+，解得222(1nref F P G N )δ=⋅−111//()si nrefF si nref P P N PG P G 1δ=⋅⋅+，解得111(1nref F P G N )δ=⋅−注：从以上两个式子并不能认为δ与放大器的增益有关11221///si nrefso no si ni F P P P P P P N ==，2212122221221122/()si so si so no ni no nref P G P G P G G P P P G P G P G G δδδ⋅⋅⋅⋅===δ⋅+⋅+⋅+⋅+将12,δδ代入上式，并考虑到//si nref F so noP P N P P =，即可得到级联放大器的噪声系数公式：2111F F F N N NG −=+。

放大器的噪声分析

输出端的结果。
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设放大器在输入端和信号源是功率匹配的，
即Rs=Ri，
在输出端和负载也是功率匹配的：Ro=RL
放大器的功率增益为APH。信号源的内阻Rs产生的热噪声电压均方值为:
En2s 4KTRsf
而放大器的输入噪声功率则为：Pni
En2s 4Rs
KTf
该噪声功率放大后为：Pni Ap APH KTf
或： NF
1
Pn Pni Ap
放大器产生的噪声功率 1 源电阻产生的输出噪声功率
它们分别从不同的角度说明了噪声系数的含义，是完全等效的。
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在计算具体电路的噪声系数时，用后面两式比较方便。
应该指出，噪声系数的概念仅仅适用于线性电路（线性放大器），因此可以用功率增益来描述。
T(NF 1)
Ti就称为放大器的噪声温度。当Ti=0时，NF=1表示放大器本身不产生噪声，是理
想的无噪声放大器；
当本Ti=身T时所（产=生29的0K噪）声则和NF信=2号（源NF所=3输dB入）的，噪表声示相放等大。器
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在功率匹配情况下，放大器的总的输出噪声功率：
Pn0 APH KTf APH KTi f APH K (T Ti )f
对于非线性电路而言，不仅得不到线性放大，而且信号和噪声、噪声和噪声之间会相互作用，即使电路本身不产生噪声，在输出端的信噪比和输入端的也不相同。因此噪声系数的概念就不能适用。
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§2.4 最佳源电阻Ropt与最小噪声系数NFmin
根据前面导出的噪声系数表达式
NF
En2s
En2
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等效输入噪声曲线

射频级联噪声系数nf计算公式

射频级联噪声系数nf计算公式
射频级联噪声系数（NF）是衡量射频系统噪声性能的重要指标，它表示了整个射频系统中噪声的增益。

NF的计算公式如下：
NF = 10 log10( F1 + (F2-1)/G1 + (F3-1)/(G1G2) + ... + (Fn-1)/(G1G2...Gn-1) )。

其中，F1, F2, ..., Fn 分别代表每个级联元件的噪声系数，
G1, G2, ..., Gn-1 分别代表每个级联元件的增益。

这个公式是根
据级联放大器的噪声性能计算得出的。

在实际应用中，需要根据具
体的电路结构和元件参数来进行计算。

另外，有时候也会用噪声温度来表示系统的噪声性能。

噪声温
度和NF 之间的关系是通过以下公式计算的：
NF = 10 log10(1 + (T/NF0))。

其中，T 代表系统的总噪声温度，NF0 代表参考噪声系数（通
常为1dB）。

这个公式用于将噪声温度转换为噪声系数，便于进行
系统噪声性能的分析和比较。

总的来说，NF的计算公式是根据级联元件的噪声系数和增益来计算的，它是评估射频系统噪声性能的重要参数之一。

在实际应用中，需要根据具体的电路结构和元件参数来进行准确的计算。

噪声系数测量

GPg ? GN IN ? N ? 2 GN IN ? N
Fsys
?
Pgen KT0 B
பைடு நூலகம்GPg ? GN IN ? N ? 2GN IN ? 2N
GPg ? GN IN ? N
F ? GN IN ? N GN IN
F ? GPg ? Pg GN IN N IN
代入
信号源
F ? Pg KT0 B
DUT 功率计
? (ENR ? F ) 1 ? ENR ? 1 FF
Y ? 1 ? ENR F
F ? ENR Y ?1
测出Y，已知ENR就算出噪声系数F。 NF=10LogF。
Y=N2/N1
未加电： N1=GKT0B+Na
加电： N2=GTHNaKB+N a
N2=YN1=Y(GKT0B+Na)
GTHKB+N a=Y(GKT0B+Na)
0
ENR/(Y-I)
4.信号发生器测量法
当被测系统噪声系数较大时，可采用信号发生器测量方法。
在被测系统输入端加入负载（环境温度约290K），测量输出噪声
功率P1。然后在输入端加入信号发生器，使信号发生器输出频率在
测量范围内。调整信号发生器输出功率，使被测系统输出功率P2比
P1高3dB。可得出噪声系数：
测试结果
频谱分析仪
-50dBm -70dBm
RBW=100KHz
噪声密度PND=-70dBm-10Log（100000Hz）=-120dBm 计算结果：NF=-120dBm+174-（-50dBm-（-100dBm）=4dB
(3) Y因子法
图 5-5Y 因子法测试噪声系数
超噪比： ENR ? TH ? 290 290

运算放大器的电阻噪声与计算示例

关于作者： Arthur Kay是 TI 的高级应用工程师。他专门负责传感器信号调节器件的支持工作。他于 1993 年毕业于佐治亚理工学院 (Georgia Institute of Technology)，并获得电子工程硕士学位。他曾在 Burr-Brown 与 Northrop Grumman 公司担任过半导测试工程师。Art 的联系方式如下：kay_art@。
例 3.4：计算总峰值对峰值输出噪声
本文总结与下文内容简介在噪声系列文章中，本部分全面介绍了简单运算放大器电路噪声的演算过程。采用上述峰值的输出噪声。对示例中电路的配置情况而言，我们估算出的峰值对峰值输出噪声为 1.94mVpp。我们在随后几篇文章中还将参考上述示例，并测定本文通过测量与 SPICE 分析所得的输出噪声估算值确实是准确的。
电子发烧友电子技术论坛
运算放大器电路固有噪声的分析与测量第三部分：电阻噪声与计算示例
作者：TI 高级应用工程师 Art Kay
在第二部分中，我们给出了将产品说明书上噪声频谱密度曲线转换为运算放大器噪声源模型的方法。在本部分中，我们将了解如何用该模型计算简单运算放大器电路的总输出噪声。总噪声参考输入 (RTI) 包含运算放大器电压源的噪声、运算放大器电流源的噪声以及电阻噪声等。上述噪声源相加，再乘以运算放大器的噪声增益，即可得出输出噪声。图 3.1 显示了不同噪声源及各噪声源相加再乘以噪声增益后的情况。
方程式 3.4 与 3.5：简单运算放大器电路的热噪声 RTI
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图 3.4：简单运算放大器电路的热噪声 RTI（等效电路）计算噪声的最后一步就是将所有噪声源相结合，再乘以噪声增益，从而计算出输出噪声。该均方根噪声乘以 6 通常用于估算峰值对峰值噪声。我们记得，在第一部分中，瞬时噪声测量结果小于均方根噪声乘以 6 的概率达 99.7%。根据方程式 3.6、 3.7 及 3.8，即可计算出输出噪声。

噪声系数噪声参数

噪声系数噪声参数
噪声系数是一种用来衡量电子设备或系统内部噪声对信号的影响的参数，通常用分贝（dB）表示。

它是输入信噪比与输出信噪比的比值，即：噪声系数N F =输入端信噪比/输出端信噪比。

在放大器的噪声系数比较低的情况下，通常放大器的噪声系数用噪声温度（T）来表示。

放大电路不仅把输入端的噪声放大，而且放大电路本身也存在噪声。

所以，其输出端的信噪比必小于输入端信噪比。

在放大器中，内部噪声与外部噪声愈小愈好。

放大电路本身噪声越大，它的输出端信噪比越小于输入端信噪比，N F就越大。

如需获取更多关于“噪声系数”的信息，建议查阅相关文献或咨询物理学领域专家。

噪声系数计算方法

噪声系数计算方法噪声系数计算方法研究噪声的目的在于如何减少它对信号的影响。

因此，离开信号谈噪声是无意义的。

从噪声对信号影响的效果看，不在于噪声电平绝对值的大小，而在于信号功率与噪声功率的相对值，即信噪比，记为S／N（信号功率与噪声功率比）。

即便噪声电平绝对值很高，但只要信噪比达到一定要求，噪声影响就可以忽略。

否则即便噪声绝对电平低，由于信号电平更低，即信噪比低于1，则信号仍然会淹没在噪声中而无法辨别。

因此信噪比是描述信号抗噪声质量的一个物理量。

1 噪声系数的定义要描述放大系统的固有噪声的大小，就要用噪声系数，其定义为设Pi为信号源的输入信号功率，Pni为信号源内阻RS产生的噪声功率，Po和Pno分别为信号和信号源内阻在负载上所产生的输出功率和输出噪声功率,Pna表示线性电路内部附加噪声功率在输出端的输出。

已知噪声功率是与带宽B相联系的。

噪声系数与输入信号大小无关。

定义：Pni为信号源内阻Rs的最大输出功率，为kTB噪声系数的大小与四端网络输入端的匹配情况无关噪声系数的定义只适用于线性或准线性电路信噪比与负载的关系设信号源内阻为RS，信号源的电压为US（有效值），当它与负载电阻RL相接时，在负载电阻RL上的信噪比计算如下：在负载两端的信噪比结论：信号源与任何负载相接本不影响其输入端信噪比，即无论负载为何值，其信噪比都不变，其值为负载开路时的信号电压平方与噪声电压均方值之比。

2. 噪声系数的计算用额定功率和额定功率增益表示的噪声系数放大器输入信号源电路如图所示。

任何信号源加上负载后，其信噪比与负载大小无关，信噪比均为信号均方电压（或电流）与噪声均方电压（或电流）之比。

放大器的噪声系数NF为Pasi和Pao分别为放大器的输入和输出额定信号功率，Pani和Pano分别为放大的输入和输出额定噪声功率，Gpa为放大器的额定功率增益。

额定功率, 又称资用功率或可用功率, 是指信号源所能输出的最大功率, 它是一个度量信号源容量大小的参数, 是信号源的一个属性, 它只取决于信号源本身的参数——内阻和电动势, 与输入电阻和负载无关, 如图所示。

2-2放大器的噪声系数

NhomakorabeaRL
以M=3为例,输出噪声功率
Po = K1 K 2 K 3 Pi + K 2 K 3 P + K 3 P2 + P3 1
P P0 F= 0 = K p Pi K1 K 2 K 3 Pi = 1+ P3 P P2 1 + + K1 Pi K1 K 2 Pi K1 K 2 K 3 Pi
Po1 P = 1+ 1 K1 Pi K1 Pi
噪声系数概念仅适用于线性电路，对非线性电路无意义。
By TianGJ,YanshanUniv
2.2 放大器的噪声系数
噪声因数: 用db表示的噪声系数。
Rs
放大器
vs
RL
NF = 10 lg F
对数可以把乘法运算转化为加法运算,这给级联系统增益的计算带来方便。数学中的许多函数具有优良的变换特性。适当变换分析域，可以简化问题。例如傅立叶变换及拉氏变换将微分运算化为乘法运算，积分运算化为除法运算；小波变换把尺度在时间和频率域任意伸缩；近来在图象处理领域又开发出 curvelet 和 contourelet transform。
Rs
放大器
vs
RL
Esi = Psi = F • SNRo • Pni
噪声系数F越大，Esi越大，检测分辨率越低（实际上任意输入都被同样幅度的噪声电平扰动）减小带宽，检测分辨率提高减小信号源内阻，检测分辨率提高降低温度，检测分辨率提高
Pni = 4kTRs B
Esi = Psi = F • SNRo • Pni = F • SNRo • 4kTRs B ≈ 0.566 μV
By TianGJ,YanshanUniv

运算放大器总输出噪声计算

运算放大器总输出噪声计算我们已经指出，噪声比一些较大噪声源少三分之一至五分之一的任何噪声源都可以忽略，几乎不会有误差。

此时，两个噪声电压必须在电路内的同一点测量。

要分析运算放大器电路的噪声性能，必须评估电路每一部分的噪声贡献，并确定以哪些噪声为主。

为了简化后续计算，可以用噪声频谱密度来代替实际电压，从而带宽不会出现在计算公式中(噪声频谱密度一般用nV/Hz表示，相当于1 Hz带宽中的噪声)。

如果考虑下图1中的电路由一个运算放大器和三个电阻组成的放大器(R3代表节点A处的源阻抗)，可以发现六个独立噪声源：三个电阻的约翰逊噪声、运算放大器电压噪声和运算放大器各输入端的电流噪声。

每个噪声源都会贡献一定的放大器输出端噪声。

噪声一般用RTI来规定，或折合到输入端，但计算折合到输出端(RTO)噪声往往更容易，然后将其除以放大器的噪声增益(非信号增益)便得到RTI噪声。

下图2详细分析了图1中的各噪声源是如何反映到运算放大器输出端的。

有关反相输入端的电流噪声效应，还需要进一步讨论。

此电流IN–不会按预期流入R1放大器周围的负反馈可使得反相输入端的电位保持不变，因此从该引脚流出的电流在负反馈强制作用下仅能流入R2，从而产生IN– R2输出端电压。

也可以考虑IN–流入R1和R2并联组合产生的电压，然后通过放大器的噪声增益放大，但结果是一样的，计算反而更复杂。

请注意，与三个电阻相关的约翰逊噪声电压已包括在图2的表达式中。

所有电阻的约翰逊噪声为(4kTBR)，其中k是玻尔兹曼常数(1.38&TImes;10–23 J/K)，T是绝对温度，B是带宽(单位为Hz)，R是电阻(单位为-)。

一个很容易记住的简单关系是：1000 -电阻在25ºC时产生的约翰逊噪声为4 nV/Hz。

以上分析假设是单极点系统，其中反馈网络为纯阻性，且噪声增益与频率关系曲线平坦。

噪声系数的计算及测量方法（三）

噪声系数的计算及测量⽅法（三）下⾯我们将了解下三毫⽶单⽚集成电路的噪声系数测量3 mm由于其波长短，在军事应⽤中有许多优点，因此被⼴泛⽤于精确制导和点到点通信中。

作为各种军⽤电⼦装备其接收端的灵敏度是关键技术指标，⽽接收机灵敏度主要取决于接收机的噪声电平、因此，测量系统的噪声系数是评估电⼦装备系统的关键参数之⼀。

军事预研的3 mm 低噪声单⽚放⼤电路，需要测量其噪声系数。

建⽴3 mm噪声系数测量系统，研究其测量⽅法，实现准确测量是当务之急。

为此本⽂建⽴了92～97 GHz在⽚噪声系数测量系统。

1 噪声系数测量原理本⽂设计系统的原理框图如图1所⽰。

本⽂设计系统的原理框图公式式中：F为被测件的噪声因⼦(即噪声系数的线性表⽰);NF为被测件的噪声系数(即噪声系数的对数表⽰);Th为噪声源开态的噪声温度;Tc为噪声源关态的噪声温度(即室温);To=290 K为标准温度;公式为Y因⼦，噪声源开和关两种状态下被测件输出噪声功率之⽐;公式为噪声源的超噪⽐。

本⽂采⽤平衡混频器，把3 mm噪声信号下变频⾄噪声系数分析仪的频率范围内，采⽤Y因⼦法测量噪声系数。

2 系统设计⽅案2.1 系统构成本设计的系统框图和实物照⽚如图2和图3所⽰。

本设计的系统框图实物照⽚2.2 关键技术(1)加偏置的平衡混频器技术本⽂采⽤平衡混频器，⽤基波混频的⽅式，把3 mm噪声信号变成中频信号。

但⼀般的3 mm平衡混频器的变频损耗在10 dB左右，⽽且要求本振信号达到+13 dBm。

由于3 mm信号发⽣器的技术指标是输出⼤于+3 dBm，因此，很难使混频器正常⼯作，在这样的电平下，混频器的变频损耗增⼤了很多，将⼤于15 dB。

固态噪声源的ENR均⼩于15 dB，因此系统⽆法正常⼯作。

为此，考虑给混频器的本振端⽤直流信号加偏置，以减⼩对本振信号功率电平的要求。

解决了本振信号功率⼩，⽆法⼯作的难题。

同时，平衡混频器还具有端⼝隔离度好的优点，使本振相位噪声的影响也减⼩了。

噪声系数知识点总结

噪声系数知识点总结噪声系数定义噪声系数是一个无单位的相对值，通常以分贝（dB）为单位表示。

噪声系数的定义是：在输入端信号的信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）与在输出端信号的信噪比之比。

噪声系数越小，表示信号噪声在放大过程中被越少的放大器所带入，这样可以得到更好的信号质量。

常见放大器类型的噪声系数1. 二极管放大器二极管放大器的噪声系数较高，主要是由于二极管本身具有热噪声。

噪声系数一般在10-20dB之间。

2. 晶体管放大器晶体管放大器的噪声系数相对于二极管放大器而言有所改善，晶体管本身的噪声相对较小，噪声系数在2-5dB之间。

3. 共栅放大器共栅放大器是一种低噪声放大器，适用于接收端的信号放大。

噪声系数一般在1-2dB之间。

4. 差分放大器差分放大器是一种高性能的放大器，具有较低的噪声系数，一般在1dB以下。

噪声系数的计算方法噪声系数的计算方法可以通过下述步骤进行：1. 计算输入端信噪比SNRin，输出端信噪比SNRout；2. 计算信噪比增益G，即G=SNRout/SNRin；3. 计算噪声系数F，即F=1+G。

其中，噪声系数F可以在放大器的数据手册中找到，也可以通过实际测试方法进行测量。

噪声系数对系统性能的影响噪声系数是衡量放大器性能的一个重要参数，它直接影响到接收信号的质量。

通信系统中，噪声系数会影响到系统的灵敏度、动态范围和传输距离等方面。

1. 灵敏度灵敏度是指在单位输入功率条件下，接收机能够正常工作的最小信号强度。

对于接收机的输入端信号强度要求越低，要求放大器的噪声系数越小。

2. 动态范围动态范围是指接收机可以正常工作的最大和最小信号强度之间的差值。

噪声系数越小，表示在放大信号的过程中扰动（噪声）的影响越小，可以得到更大的动态范围。

3. 传输距离噪声系数也会影响到通信系统的传输距禿。

在信号传输过程中，由于噪声的存在，信号质量会随着传输距离的增加而下降。

噪声系数越小，表示信号在传输过程中会受到更小的影响，可以实现更远的传输距禿。

关于塔放中噪声系数的计算说明

关于塔放中噪声系数的计算说明1. 噪声系数的定义噪声系数的定义为inputout SN R F SN R = （1）它表征了通过系统后信噪比（SNR ：Signal to Noise Ratio ）的恶化程度，理想情况是系统没有附加额外的噪声，只是将输入信号和噪声同时放大，此时F ＝1。

然而实际中并不可能出现这种情况，在有源网络中，噪声除了同信号一样在增益作用下增加，还会额外加上由有源器件产生的热噪声、散粒噪声等（如图1所示），这使系统的SNR 变差；而对于衰减为L的无源网络，噪声为kTB ，而输出信号变为输入的1/L ，按照式（1）的定义，此时噪声系数为L 。

因此在通过系统后，SNR 将会变差，F >1。

一般情况下，我们习惯用dB 表示这一系数，即10log NF F = (2) 我们往往是知道了器件的噪声特性，想要得到整个系统的噪声系数。

图2给出了一个典型的级联系统框图，其中F 、G 分别代表各个部分的噪声因数、增益和带宽。

这样整个系统的噪声系数为图1放大器信号与噪声放大示意图32111121111n n ii F F F F F G G G G-=---=++++∏ (3) 从这个公式不难看出第一级的噪声系数对整体的噪声系数影响最大，因此在接收机中第一级往往是低噪声放大器（LNA ：Low Noise Amplifier ）。

我们所加的单向塔顶放大器也正是这种具有低噪声特性的放大器。

另一方面在公式（3）中，分母11n i i G -=∏其实可以看成是前面n －1级的总增益（这里的G是没有换算成dB 表示的）。

下面以一个例子来说明（3）式的应用。

2. 举例说明（1）取值接收机自身噪声系数：NF1=2.5 dB馈线损耗：L1=2dB （根据计算得到，这里是假设值）塔放的典型噪声系数：F1=1.6 dB馈线的噪声系数：F2=2dB塔放的接收增益：G1=12 dB接收系统的噪声系数：F3= NF1=2.5 dB馈线的增益：G2=-2dB（2）计算塔放的等效增益：TMA gain = （不加TMA 时噪声系数）—（加TMA 后噪声系数）=（接收机自身噪声系数+馈线损耗）—（塔放的噪声系数+（馈线的噪声系数—1）/（塔放的增益）+（接收系统的噪声系数—1）/（（塔放的增益）*（馈线的增益））） =（NF1+ L1）—（F1 +（F2 – 1）/ G1 +（F3 – 1）/（G1 * G2））=（NF1+ L1）—（10*log 10（F1 +（F2 – 1）/ G1 +（F3 – 1）/（G1 * G2）））图2 级联系统框图。

无线电通信-3.4 放大器中的噪声及噪声的表示与计算方法

3.10 噪声的表示和计算方法
• 3.10.1 噪声系数 • 3.10.2 噪声温度 • 3.10.3 多级放大器的噪声系数 • 3.10.4 灵敏度 • 3.10.5 等效噪声频带宽度 • 3.10.6 减小噪声系数的措施
3.10.2 噪声温度
表示放大器（四端网络）内部噪声的另一种方法是噪声温度，它将放大器内部噪声折算到输入端（即：输入端噪声功率变大），认为放大器本身是没有噪声的理想器件。
可见，多级放大器总的噪声系数主要取决于前面
一、二级，最关键的是第一级，不仅要求它的噪声系数低，而且要求它的额定功率增益尽可能高。
3.10 噪声的表示和计算方法
• 3.10.1 噪声系数 • 3.10.2 噪声温度 • 3.10.3 多级放大器的噪声系数 • 3.10.4 灵敏度 • 3.10.5 等效噪声频带宽度 • 3.10.6 减小噪声系数的措施
39放大器中的噪声?391内部噪声的来源与特点?392电阻热噪声?393天线热噪声?394晶体管的噪声?395场效应管的噪声自然干扰人为干扰干扰与噪声外部干扰内部噪声天电干扰宇宙干扰大地干扰工业干扰无线电台干扰自然噪声人为噪声热噪声散粒噪声闪烁噪声交流哼声感应噪声接触不良噪声39放大器中的噪声这种无规则运动具有起伏噪声的性质是一种随机过程即在同一时间0t内这一次观察和下一次观察会得出不同的结果放大器的内部噪声主要是由电路中的电阻谐振回路和电子器件内部所具有的带电微粒无规则运动所产生的
3.9.4 晶体管的噪声
晶体管的噪声主要有热噪声、散粒噪声、分配噪声和１/f 噪声。
散粒噪声
2qIEfn
分配噪声
2

2qIC (1 0 )fn
热噪声
4kTrbfn

噪声的表示与计算方法

0
A2
(
f
)
Si
(
f
)
df
高
等教
Si ( f ) A2 ( f0 )fn
育
出
版
社
End
《
高
频
电
子
线
路
选用低噪声元、器件
》
（第
正确选择晶体管放大级的直流工作点
四
版）张
选择合适的信号源内阻Ｒs
肃
文
选择合适的工作带宽
主
编
高
选用合适的放大电路
等
教育
降低放大器的工作温度
教育出
Fn12

Pno 2 ApH1 ApH2k Tf

Fn1

(Fn2 1) ApH1
版
社
《
高
频
电
子
线
路》（
(Fn )12

Fn1

(Fn2 1) ApH1
第
四版
采用同样的方法，可以求得ｎ级级联放大器的噪声系数为
）
张
肃文主
(Fn )12n

Fn1

(Fn2 1) ApH1
》线性四端网络后的情况，并引出等效噪声频带宽度的概念。
（
第
四版）谱密度设为四Ｓ端i( f网)，络则的输电出压端传的输噪系声数功为率Ａ谱( f密)，度输Ｓ入o (端f )的为噪声功率
张
肃文主
So ( f ) A2( f )Si ( f )
编输出端的噪声电压均方值为
高
等教育
v
2 n
版

WDM信噪比计算公式

1、单个放大器的自发辐射噪声的估算方法：Pase=-58+NF+G（单位dB）其中G为放大器的增益，NF为放大器的噪声系数（PA：4.5dB；输出为+5dBm的BA：5.0dB；输出为+9dBm的BA：5.5dB）。

如一信号经过一输出为+5dBm 的BA，其产生的噪声为：Pase=-58+5+23=-30dB；OSNR=5-(-30)=35dB。

2、级联放大器噪声，信噪比计算:第一步计算单个放大器噪声功率：Gn为第n个放大器增益（dB），PaseN为第n个放大器噪声。

第二步计算所有放大器噪声累积：累积前要先将第1步计算得到的噪声功率换算为MW总的自发辐射噪声功率(Ptotal)=EDFAn 产生的PaseN+EDFAn-1产生的PaseN-1×Ln-1×Gn+…+EDFA2产生的Pase2×L2×G3×…G n-1×Ln -1×Gn+EDFA1产生的Pase1×L1×G2×…GN-2×Ln -1×Gn。

因此:Ptotal=PaseN+Pase(N-1)×Ln-1×Gn+…+Pase2×l2×G3...Ln-1Gn+Pase1×L1×G2…×ln-1×Gn 第三步计算信噪比：☆不同的地方，Ps和Ptotal都不一样，计算时要根据系统的实际情况计算。

如下面实例OSNR计算：在B，C站，使用了输出+9dBm的功率放大器（单信道功率），根据步骤1和2所列的公式，可分别算出a,b,c,d,e,f,g,h各点产生的噪声功率：①各放大器产生的自发辐射噪声为：Pase1=-58+5.0+23=-30.0dBm=10-3.0 mW Pase2=-58+4.5+23=-30.5dBm=10-3.05 mW Pase3=-58+5.5+23=-29.5dBm=10-2.95 mW Pase4=-58+4.5+23=-30.5dBm=10-3.05 mW Pase5=-58+5.5+23=-29.5dBm=10-2.95 mW Pase6=-58+4.5+23=-30.5dBm=10-3.05 mW Pase7=-58+5.0+23=-30.0dBm=10-3.0 mW Pase8=-58+4.5+23=-30.5dBm=10-3.05 mW②H站输出点的总噪声功率为Paseh=Pase8+Pase7•L7•G8+Pase6•L6•G7•L7•G8+Pase5•L5•G6•L6•G7•L7•G8+Pase4•L4•G5•L5•G6•L6•G7•L7•G8+Pase3•L3•G4•L4•G5•L5•G6•L6•G7•L7•G8+Pase2•L2•G3•L3•G4•L4•G5•L5•G6•L6•G7•L7•G8+Pase1•L1•G2•L2•G3•L3•G4•L4•G5•L5•G6•L6•G7•L7•G8=10-3.05+10-3.0•10-3.0+2.3+10-3.05•10-1.3+2.3-3.0+2.3+10-2.95•10-3.7+2.3-1.3+2.3-3.0+2.3+10-3.05•10-0.9+2.3-3.7+2.3-1.3+2.3-3.0+2.3+10-2.95•10-3.7+2.3-0.9+2.3-3.7+2.3-1.3+2.3-3.0+2.3+10-3.05•10-1.2+2.3-3.7+2.3-0.9+2.3-3.7+2.3-1.3+2.3-3.0+2.3+10-3.0•10-3.0+2.3-1.2+2.3-3.7+2.3-0.9+2.3-3.7+2.3-1.3+2.3-3.0+2.3=10-3.05+10-3.7+10-2.75+10-4.05+10-2.75+10-4.05+10-3.05 +10-3.7 =0.005916mW=-22.28dB③则H站输出点的信噪比OSNR：OSNR=Ps(mW)/Paseh(mW)=-2-(22.28)=20.28dB。

放大器噪声系数计算

1．一级噪声计算以华夏大酒店为例：n级级联放大器噪声系数取决于第一、二级。

当出现多级放大器时，最关键的第一级不仅要求噪声系数低，而且要求增益尽可能大，但在室内分布系统中，由于每级之间还接入其它设备，因此，应与纯放大器的多级串连有不同的考虑，即将所有设备状态综合起来考虑。

(Nf)1.3=N F1+(N F2-1)/G1+N F3-1/G1G2N: 一级噪声放大系数；F1:二级(三级与一级之间)线路损耗噪声系数；NF2: 三级噪声放大系数Nf3G1 ：一级的上行增益；G2 ：二级(三级与一级之间)的线路损耗；(Nf)两级放大器串连噪声系数1.3本系统本方案的2个干线放大器，并列使用，可作为一级干线放大器考虑。

现以RP02-03F干放为例：干放噪声系数为4，其对数值为100.5=2.5 dB。

设干放上行增益为27dB(下行为34-1.3=33 dB)，设上行比下行约小6dB。

根据到达施主基站CDU端的上行噪声电平计算公式:≈ -121+NF+G UL-EdoPLPNrEDoPL= P T－P R上行末级干放到达基站损耗＝43.0－(1.3)＝41.7 dB(基站输出-干放输入)上行噪声电平＝－121＋(N F ) 1.3＋G 1＝－121＋2.5＋27＝－91.5 dB到达基站噪声电平＝－91.5－41.7＝－133.2＜－120dBm 满足噪声要求。

对数系到常数系的转换：G=10*LOG （放大倍数）所以放大倍数=10的（G/10）次方当上行增益为29dB 时，放大倍数为10的2.9次方，计算可得794.32. 当干放与直放站串联时，另例：NoiseG1G3G2假如：干放1的噪声系数N F1=4dB （2.5）, 增益G1=28dB(631)，直放站噪声系数NF3=5dB(3.16)；直放站至干放输入端路径损耗为30dB ，其引入的噪声系数N F2=30(1000)，增益G2为-30dB(1.0×10-3)，则总噪声NF=(Nf)1.3=NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/G1×G2(化为线性值计算)=2.5+(1000-1)/631+(3.16-1)/(631×1.0×10-3)=4.1(10log4.1=6.1dB)。

掺铒光纤放大器的特性指标——噪声系数(精)

教学章节
掺铒光纤放大器的特性指标——噪声系数
教学环境
多媒体机房
教学
内容
1.噪声系数定义
2．ASE噪声极限
3.噪声系数的影响因素
教学
目标
1.掌握噪声系数定义
2．了解ASE噪声极限
3.掌握噪声系数的教学
方法
讲授、讨论、总结
教学
过程
讲授：
1.噪声系数定义
通过公式给出噪声系数的定义，是输入信噪比比上输出信噪比，输出信噪比的下降时由于自发辐射或者散射等因素的影响。
2.ASE噪声极限
讲述新增加的噪声主要来自于ASE噪声与信号本身的差拍噪声，重新给出噪声系数的公式，约为2倍的粒子数反转因子。根据粒子数反转因子的公式，可以得出这个参数最小是在基态的粒子全部反转到激发态，基态粒子数为零，而粒子数反转因子最小，等于1.从而推导出，NF存在一个噪声极限值，3dB。
3.噪声系数的影响因素
用图展示光纤长度与噪声系数的关系，泵浦方式不同时，NF系数的变化幅度不同。反向泵浦时，随着光纤长度的增加，NF系数急剧增大。
用图展示输出功率与NF系数的关系，学生讨论不同泵浦方式下，NF系数的表现。
用图展示泵浦功率与NF系数的关系，学生讨论不同光纤长度下，NF系数的表现。
小结：
课堂总结