噪声系数定义
频谱仪测噪声系数测试方法
频谱仪测噪声系数测试方法噪声系数是指在信号传输过程中，信号与噪声的比值，是评估通信系统性能的重要指标之一。
因此，测量噪声系数在通信系统设计和优化中具有重要意义。
本文将介绍一种基于频谱仪的噪声系数测试方法。
一、噪声系数的定义噪声系数是衡量信号传输中信噪比的一种指标，通常用dB表示。
它是指在信号传输过程中，输入端信噪比与输出端信噪比之比，即： Nf = (SNRin / SNRout)dB其中，SNRin是输入信号的信噪比，SNRout是输出信号的信噪比。
噪声系数是一个无单位的数值，它越小，表示信噪比损失越小，系统性能越好。
二、频谱仪测噪声系数的原理频谱仪是一种用于测量信号频谱特性的仪器，它可以将信号分解成频率分量，并显示在频谱图上。
在信号传输过程中，噪声会在各个频率分量上产生，因此通过频谱仪可以直接测量出信号的噪声功率谱密度。
在此基础上，可以计算出输入信噪比和输出信噪比，进而计算出噪声系数。
三、频谱仪测噪声系数的步骤1. 连接设备将频谱仪和被测系统连接，确保信号传输通畅。
频谱仪应该与被测系统在同一电源下，以避免地线干扰。
2. 设置频谱仪参数根据被测系统的信号特性，设置频谱仪的参数。
包括中心频率、带宽、分辨率带宽、平均次数等。
3. 测量被测系统的噪声功率谱密度在频谱仪上选择“功率谱密度”模式，启动测量。
记录下被测系统的噪声功率谱密度。
4. 测量输入信噪比在频谱仪上选择“单次扫描”模式，启动测量。
记录下输入信号的功率和噪声功率谱密度，计算输入信噪比。
5. 测量输出信噪比在频谱仪上选择“单次扫描”模式，启动测量。
记录下输出信号的功率和噪声功率谱密度，计算输出信噪比。
6. 计算噪声系数根据输入信噪比和输出信噪比，计算噪声系数。
公式如下：Nf = (SNRin / SNRout)dB四、注意事项1. 频谱仪的选择应根据被测系统的信号特性和测试需求来确定。
2. 在测量过程中，应注意防止干扰和误差的产生。
如地线干扰、环境噪声等。
噪声系数公式
噪声系数公式
1 噪声系数公式简介
噪声系数（Noise Coefficient）也被称为噪声信号比（Noise Signal Ratio），是衡量噪声有用分量和无用分量之比的一种指标。
由于不同系统中存在的噪声会有各有特点，因此噪声系数的估计就显
得尤为重要;其分析形式一般为：有用信号/（有用信号+噪声信号），
其值一般大于0小于1。
2 噪声系数的计算
计算噪声系数的方法相对而言偏复杂，通常需要计算噪声功率和
有用功率之比，其实也可以理解为两个彼此垂直的信号之间的功率比，计算结果为一个比值，这个比值就是噪声系数。
计算噪声系数的公式为：
Noise Coefficient = Noise Power /（Noise Power + Useful Power）
使用这个公式可以计算出一个用于衡量产品信号对噪声的抗性的
指标，使得我们可以辨别出产品的噪声系数水平，并可以判定出产品
反馈的噪声等级。
3 噪声系数公式的应用
噪声系数公式及其计算结果可以用于两个非常关键的方面：
（1）噪声系数可以作为判定信号质量的指标，是考量信号性能指标中不可缺少的一类指标，可以用于解决系统及其中的部件传输所产生的信号破坏；
（2）噪声系数公式也可以用于判定滤波器性能的标准，其计算值可以被用于解决信号的干扰，提高信号的传播质量。
正是由于噪声系数公式的众多应用，使得其在信号处理的各个领域中得以被广泛的应用。
噪声系数测量手册1：噪声系数定义及测试方法
噪声系数测量手册Part 1. 噪声系数定义及测试方法安捷伦科技：顾宏亮一.噪声系数定义最常见的噪声系数定义是：输入信噪比/ 输出信噪比。
它是衡量设备本身噪声品质的重要参数,它反映的是信号经过系统后信噪比恶化的程度。
噪声系数是一个大于1的数，也就是说信号经过系统后信噪比是恶化了。
噪声系数是射频电路的关键指标之一，它决定了接收机的灵敏度，影响着模拟通信系统的信噪比和数字通信系统的误码率。
无线通信和卫星通信的快速发展对器件、子系统和系统的噪声性能要求越来越高。
输入信噪比SNR input=P i/N i输出信噪比SNR output=P o/N o噪声系数F =SNR input/SNR output通常用dB来表示NF= 10Log(F)假设放大器是理想的线性网络，内部不产生任何噪声。
那么对于该放大器来说,输出的功率Po以及输出的噪声No 分别等于Pi * Gain以及Ni*Gain。
这样噪声系数=(Pi/Ni)/(Po/No)=1。
但是现实中，任何放大器的噪声功率输出不仅仅有输入端噪声的放大输出，还有内部自身的噪声(Na)输出，下图为线性双端口网络的图示。
双端口网络噪声系数分析框图Vs: 信号源电动势Rs: 信号源内阻Ri: 双端口网络输入阻抗R L: 负载阻抗Ni: 输入噪声功率Pi: 输入信号功率No: 输出噪声功率Po: 输出信号功率Vn: 该信号源内阻Rs的等效噪声电压Ro: 双端口网络输出阻抗输出噪声功率: N o = N i * Gain + N a ; P o=P i * Gain噪声系数= (P i * N o)/(N i* P o) = (N i * Gain + N a) /(N i * Gain)= 1 + Na/(N i * Gain) > 1根据IEEE的噪声系数定义:The noise factor, at a specified input frequency, is defined as the ratio of (1) the total noise power per unit bandwidth available at the output port when noise temperature of the input termination is standard (290 K) to (2) that portion of (1) engendered at the input frequency by the input termination.”a.输入噪声被定义成负载在温度为290K下产生的噪声。
噪声系数定义
就一段时间看，电阻热噪声电压的平均值为零。但有 噪声功率，且温度一定时，热噪声功率一定。
电阻热噪声属于白噪声。因为它具有极宽的频谱， 且各个频率分量的强度相等。
放大器频带越宽，温度越高，电阻值越大，则电阻热噪声的影响也越 大。
二、晶体管的噪声
一般比电阻热噪声大
散弹噪声 分配噪声
由于单位时间内通过PN结的载流子数目随机起伏，使流 过PN结的电流在平均值上下作不规则的起伏变化而形成的噪 声。
噪声系数表示信号通过放大器后 ,信号噪声功率比变坏的程度。
定义：是放大电路输入端信号噪声功率比 Psi/Pni 与输出端信号噪声功率比Pso/Pno 的比值。用NF 来表示。
NF
(S / N)i (S / N)o
Psi / Pni Pso / Pno
分贝数表示：
N
F（dB
）
10lg
Psi Pso
/ /
对低频放大器影响较大。
热噪声
二、晶体管的噪声
散弹噪声
分配噪声
闪烁噪声 热噪声
晶体管的体电阻、相应的引线电阻等产生的电阻热噪声。rbb’ 的影响较大，其它的通常可略。
2.4.2 噪声系数
一般用信噪比来对放大器的噪声进行衡量
定义：信噪比是指四端网络的某一端口处信号功率与噪声功率之比。信噪比通常 用分贝数表示：
5.放大器内部的噪声主要是由电阻和晶体管内部载流子运动的不规则所产生 的。放大器的噪声用噪声系数来评价，是输入端信噪比与输出端信噪比的比 值，噪声系数越小越好。
NF n 为第n级放大器的噪声系数；
p 为第nA-(1n级1)的的功率增益。
为了减小系统总的噪声系数，需降低前级（尤其是第一级）的噪声系数；增 加前级（尤其是第一级）的额定功率增益。
噪声系数与噪声温度转换在线
噪声系数与噪声温度转换在线介绍噪声是在信号处理、通信系统等领域中一个重要的考量因素，它会对信号质量产生影响。
噪声系数和噪声温度是常用的描述噪声特性的参数。
本文将介绍噪声系数与噪声温度的概念，并探讨如何在线进行它们之间的转换。
噪声系数噪声系数是用来衡量设备（如放大器、接收机等）对信号的入射功率和输出功率之比的参数。
它表征了设备内部产生的噪声对信号质量的影响程度。
噪声系数的定义如下：噪声系数 = (输出信号的信噪比) / (输入信号的信噪比)噪声系数通常用分贝（dB）表示，其值越小表示设备的性能越好，对信号质量的影响越小。
噪声温度噪声温度是描述系统或设备内部噪声产生的物理量。
噪声温度源于温度对载流子的激发，即热噪声。
噪声温度与噪声功率谱密度之间存在线性关系。
噪声功率谱密度 = 4 * k * T * B其中，k是玻尔兹曼常数，T是噪声温度，B是系统的带宽。
噪声温度的单位是开尔文（K）。
噪声系数与噪声温度的转换噪声系数和噪声温度之间存在一定的数学关系，可以根据下述公式进行转换：噪声温度 (T) = (噪声系数 (NF) - 1) * T0其中，T0表示参考温度，通常为室温（300K）。
在线转换工具为了方便进行噪声系数与噪声温度的转换，现提供了在线转换工具。
用户只需输入噪声系数或噪声温度的数值，点击相应的转换按钮，即可得到转换结果。
下面是转换工具的使用方法示例：1.输入噪声系数：用户可以在相应的输入框中输入噪声系数的数值，最小有效值为0。
2.输入噪声温度：用户可以在相应的输入框中输入噪声温度的数值，最小有效值为0K。
3.转换结果：用户点击相应的转换按钮，工具将根据输入的数值计算转换结果并显示在输出框中。
在线转换工具能够帮助用户快速准确地完成噪声系数与噪声温度的转换，方便工程师在设计和优化系统时进行相应的计算和调整。
示例下面是一个使用在线转换工具进行噪声系数与噪声温度转换的示例：1.输入噪声系数：假设我们要输入的噪声系数为3dB。
噪声系数相关
噪声系数的基本定义：F = total output noise power/output noise power due to input source,其中F称为Noise Factor，如果用dB表示，称为Noise Figure或NF。
输出噪声功率包含两部分：噪声源输入噪声引起的噪声功率输出和系统本身产生的噪声功率输出。
设噪声源输入噪声为KTB，则系统本身产生的噪声功率NA=(F-1)* KTBG，其中G为系统对输入噪声的增益。
F = (SNRIN )/(SNROUT)，表征系统输入信噪比和输出信噪比的比值。
当系统的信号功率增益和噪声增益相等时该式成立，即系统为线性的。
美国联邦标准1037C的噪声因子定义如下：噪声系数：标准噪声温度(通常为290 K)时，装置的输出噪声功率与其中由输入端点中热噪声引起的部分之比。
注：如果装置本身不产生噪声，噪声系数则为实际输出噪声与残余噪声之比。
在外差式系统中，输出噪声功率包括镜像频率变换引起的杂散噪声，但是标准噪声温度下输入端点中热噪声的部分仅包括通过系统的主频率变换出现在输出中的噪声，不包括通过镜像频率变换出现的噪声。
当信号链路中存在混频器时，需要区分双边带噪声系数FDSB，单边带噪声系数F SSB ，单边带有效噪声系数FSSBe。
其中FSSB = 2*FDSB;F SSBe = FSSB-1 = 2*FDSB-1传统的单边带噪声系数FSSB，假设允许来自于两个边带的噪声折叠至输出信号，但只有一个边带对表示预期信号有用。
如果两处响应的转换增益相等，这就自然造成噪声系统增大3dB。
相反，双边带噪声系数假设混频器的两处响应包含有预期信号，则噪声折叠(以及对应的信号折叠)不影响噪声系数。
双边带噪声系数被应用于直接转换接收机以及射电天文接收机。
双边带噪声系数：有些情况下，两路响应同样有用，不适合使用术语“系统的主频率变换”。
例子有辐射计和直接转换接收机。
直接转换接收机中，LO 频率位于有用信号的RF 通带的中心，混频器的两路响应形成全部有用信号频谱的连续两半。
噪声系数的计算 知乎
噪声系数的计算
噪声系数（Noise Figure，NF）是衡量放大器噪声性能的重要指标，定义为输入信号噪声功率与输出信号噪声功率之比，以分贝（dB）为单位。
噪声系数的计算公式为：
NF = 10log(1 + \frac{N_{out}}{G \cdot N_{in}})
其中：
NF：噪声系数，单位为分贝（dB）。
N_{out}：放大器输出端的噪声功率，单位为瓦特（W）。
G：放大器的增益，单位为分贝（dB）。
N_{in}：放大器输入端的噪声功率，单位为瓦特（W）。
噪声系数的计算步骤如下：
1. 测量放大器输出端的噪声功率N_{out}。
2. 测量放大器的增益G。
3. 计算放大器输入端的噪声功率N_{in}。
4. 将N_{out}、G 和N_{in} 代入噪声系数的计算公式，即可得到噪声系数NF。
需要注意的是，噪声系数是一个无源器件的指标，它反映了器件的噪声性能。
而信噪比（SNR）是一个有源器件的指标，它反映了器件的信号质量。
噪声系数和信噪比是两个不同的概念，不能混淆。
噪声系数的意义
噪声系数越低，放大器的噪声性能越好。
噪声系数高的放大器，会将输入信号中的噪声放大，从而降低输出信号的信噪比。
在放大器设计中，通常会采用各种方法来降低噪声系数，以提高放大器的噪声性能。
噪声系数的应用
噪声系数广泛应用于放大器、接收机、混频器等电子器件的噪声性能评价中。
在通信系统中，噪声系数是一个重要的指标，它影响着系统的灵敏度和接收质量。
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 −=+。
噪声系数和灵敏度
噪声系数和灵敏度噪声系数和灵敏度都是衡量接收机对微弱信号接收能力的两种表示方法，它们是可以相互换算的。
1.定义(1)噪声系数N f是指接收机输出端测得的噪声功率与把信号源内阻作为系统中唯一的噪声源而在输出端产生的热噪声功率之比。
(两者应在同样温度下测得)。
噪声系数常用的定义是：接收机输入端信噪比与其输出端信噪比之比。
即：N f＝(Pc入／Pn入)÷(Pc出／Pn出)噪声系数也可用dB表示：N f(dB)＝10lgN f(2)灵敏度是指：用标准测试音调制时，在接收机输出端得到规定的信纳比(S+N+D／N+D)或信噪比(S+N+D／N)且输出不小于音频功率的50%情况下，接收机输入端所需要的最小信号电平(一般情况下，信纳比取12dB，而信噪比取20dB)。
这个最小信号电平可以用电压Umin(μv或dBμv)表示，也可以用功率P(mw)或P(dBm)表示。
需要注意的是：(A)用电压Umin表示灵敏度时，通常是指电动势(即开路电压)，而不是接收机两端的电压。
在匹配时，Ur＝Umin／2见下图：∴Ur＝(dBμv)＝Umin(dBμv)-6读数指示是否是开路电压，可在测完灵敏度后，把接收机断开(即信号源开路)，看信号源读数是否改变，若不变就是开路电压(电动势)，若变大了近一倍就是端电压。
(B)用功率表示灵敏度时，却是接收机(负载Rr)所得到的功率，所以Pmin＝U2r／R r＝U2min／4R r∴Pmin(dBm)＝Ur(dBμv)-107＝Umin(dBμv)-6-107＝Umin(dBμv)-113即用dBm表示的灵敏度等于用dBμv表示的灵敏度减去113分贝。
∴Pmin(dBw)＝Umin(dBμv)-143例：已知某接收机灵敏度为0.5μv，阻抗为50Ω。
求：用功率表示灵敏度应为多少?Pmin＝(0.5×10-6)2／(4×50)＝0.125×10-14(W)Pmin(dBm)＝-149dBw＝-119dBm又∵0.5μv用分贝表示为20lg0.5＝-6dBμv∴Pmin(dBm)＝-6-113＝-119(dBm)＝-149dBw2.灵敏度与噪声系数的相互换算按定义，结合实际测量，得输入电动势表示的灵敏度为:Umin＝e＝｛ 4KTBR·N f·C／N ｝式中，R为接收机输入阻抗(50Ω)，N f为接收机噪声系数：B为噪声带宽，它近似等于接收机中频带宽(对于超高频话机B＝16KHz)；C／N为限幅器输入端门限载噪比(其典型值为12dB)；K为波尔兹曼常数(1.37×10-23J／K)；T为信号源的绝对温度(K)，对于常温接收机，T＝290°K。
第2章 噪声系数和噪声温度
通常需要描述一个电路或系统内部噪声的大小，因此需要引入相应的物理量（噪声系数或噪声指数）来描述。
一．噪声系数的定义图 2-35 为一线性四端网络, 它的噪声系数定义为输入端的信号噪声功率比(S/N)i 与输出端的信号噪声功率比(S/N)o 的比值, 即 图 2-35 噪声系数的定义第四节 噪声系数和噪声温度线性电路K P N F S iN i S o N o信号功率噪声功率图中, K P 为电路的功率传输系数(或功率放大倍数)，K P =Ｓo /S i。
用N a 表示线性电路内部附加噪声功率在输出端的输出, 考虑到K P =Ｓo /S i , 上式可以表示为：o o i i o i F N S N S N S N S N ==)()(1i p a a p p F i i N K N N K K N N N +==+o p o F i p iN K N N N K N ==噪声系数通常用dB 表示, 用dB 表示的噪声系数为o i F F NS N S Lg LgN dB N )()(1010)(==关于噪声系数，有以下几点需要说明：(1) 由于噪声功率是与带宽B相联系的，为了不使噪声系数依赖于 (1)指定的频宽，因此国际上式(2-6(2-611)定义中的噪声功率是指单位频带内的噪声功率，即是指输出、输入噪声功率谱密度。
此时的噪声系数将随指定的工作频率不同而不同，即表示点频的噪声系数。
(2) 由式(2-60)可以看出，输入、输出信号功率是成比例变化的， (2)即噪声系数与输入信号大小无关，但却与输入噪声功率Ni有关，因此，为了明确，在噪声系数的定义中，规定输入噪声功率Ni为信号源内阻Rs的热噪声最大输出功率（由前可知为kTB），并规定温度为290K。
(3) 在噪声系数的定义中，没有对网络的匹配情况提出要求，因而是普遍适用的。
实际上输出端的阻抗是否匹配并不影响噪声系数的大小。
因此噪声系数可以表示为输出端开路时两均方电压之比或输出端短路时两均方电流之比，即2222nionoF nio no F I I N UU N ==(4) 上述噪声系数的定义只适用于线性或准线性电路。
噪声系数的含义和测量方法
噪声系数的含义和测量方法
噪声系数是指信号的输入与输出之间的不匹配程度。
它描述了信号传
输中由于不同因素引入的噪声与理论信号的误差比例。
噪声系数越低，表
示信号传输的质量越好。
测量噪声系数的方法主要有两种：器件法和级联法。
1.器件法：这种方法通过对测试样品进行直接测试来测量噪声系数。
测试过程中，利用馈电器件法将器件与参考元件相比较。
参考元件是已知
噪声性能的稳定器件，通常是一种电阻。
通过将被测器件和参考电阻器件
进行比较，可以计算出被测器件的噪声系数。
测量噪声系数时需要注意以下几点：
1.测试环境的干扰要尽可能减少，如尽量避免有其他电磁干扰源的存在。
2.测试过程中需要采用高灵敏度的仪器和设备进行测量，以保证准确性。
3.测量结果可能受到温度、频率等因素的影响，需要进行相应的修正。
4.测量时需要注意信号与噪声的区分，以避免噪声信号被错误地计入
信号中。
噪声系数的大小与信号传输过程中的损耗和噪声有关。
信号传输过程
中会受到各种因素的影响，如电阻、电感、电容、温度等。
这些因素会引
入噪声，导致信号损失和畸变。
噪声系数表示噪声引入的程度，即信号损
失与噪声之间的比值。
测量噪声系数的目的是为了评估信号传输的质量，找出信号传输过程
中引入的噪声和损耗。
这样可以针对噪声源采取相应的优化和改善措施，
提高信号传输系统的性能。
对于需要高质量信号的应用领域，如通信系统、射频系统等，噪声系数的测量和优化具有重要的意义。
噪声系数的计算公式
噪声系数的计算公式噪声系数是电子工程中一个重要的指标，它用来评估信号传输过程中的噪声水平。
噪声系数越小，表示信号传输的质量越高。
噪声系数是在信号处理中非常常见的一个概念，下面将详细介绍噪声系数的计算公式。
一、什么是噪声系数？噪声系数是表示信号传输过程中噪声和信号功率比的一种无量纲指标。
噪声系数越小，表示信号传输的质量越高。
因此，在电子工程中噪声系数被广泛采用，例如放大器和收发器的设计中都需要考虑噪声系数。
二、噪声系数的计算公式在电子工程中，噪声系数的计算公式如下所示：噪声系数 = (输出信号的信噪比 / 输入信号的信噪比) ^ 0.5其中，信噪比是指信号与噪声的比值，这是噪声表现的一种指标。
因此，计算噪声系数的关键在于计算信噪比。
信噪比的计算方法与具体的信号处理相关，例如在音频信号处理中，常用的信噪比计算方法是采用峰值与噪声区间的均方根值之比。
三、噪声系数的具体意义噪声系数是一种无量纲指标，但它有着非常具体的意义。
一个噪声系数越小的电子设备，表示其在信号传输过程中噪声功率比较小，因此信号质量比较好。
例如，在电子放大器的设计中，噪声系数是非常重要的指标之一。
一个高质量的放大器应该具有尽可能小的噪声系数，这样才能保证放大后的信号保持原有的质量。
四、噪声系数的影响因素噪声系数的计算公式为我们提供了一种计算噪声系数的方法，但噪声系数的具体大小还受到其他因素的影响。
以下是几个会影响噪声系数大小的因素：1. 设备的输入阻抗和输出阻抗。
因为阻抗的不匹配会导致信号反射和衰减。
2. 放大器的增益。
放大器的增益越高，信号与噪声的功率比就越小。
3. 放大器的带宽。
在放大器的带宽之外的噪声功率不会被放大，但会影响计算出来的噪声系数大小。
总之，噪声系数是评估信号传输质量的一个重要指标。
掌握噪声系数的计算公式和影响因素，可以帮助我们更好地设计电子设备，提高信号传输的质量。
noise figure 噪声系数
noise figure 噪声系数噪声是指信号处理系统中不希望的杂音或干扰。
在设计和分析接收机、放大器等系统时，噪声成为了不可或缺的因素。
而噪声系数（Noise Figure）则是表示信号处理器件增益中采集到的噪声功率与采集到的信号功率之比的一个重要参数。
本文将围绕“噪声系数”这一主题，对它的作用、计算和测量等方面进行阐述。
一、噪声系数的作用噪声系数是一个直接反映接收机、放大器等电子器件噪声性能好坏的参数。
通常情况下，设一个器件的输入信号功率为Pin，则它的输出功率为Pout。
而器件内部存在一个噪声功率Pn，噪声系数就可以用如下公式来表示：NF=（Signal-to-Noise Ratio）out / （Signal-to-Noise Ratio）in其中，“Signal-to-Noise Ratio”in表示输入信号功率与输入噪声功率的比值，“Signal-to-Noise Ratio”out 表示输出信号功率与输出噪声功率的比值。
该公式表明了在输入信号功率相同的情况下，输出噪声功率越小，噪声系数越小。
当噪声系数越小的时候，系统就越容易实现高精度和高灵敏度的信号接收和处理。
因此，噪声系数是衡量接收机/放大器等电子器件性能好坏的关键性能指标之一。
二、噪声系数的计算计算噪声系数的方法有两种，一种是使用实际的噪声功率和信号功率值计算。
另一种方法则是使用噪声指数（Noise Figure Index）来计算，而噪声指数它的公式为：NI=10 log10(1+NF)噪声指数是指把噪声系数的负对数乘以10以及再加上1后所得到的值，单位通常为dB。
噪声系数和噪声指数的转换是通过取10的幂函数来实现的。
三、噪声系数的测量噪声系数的测量需要通过噪声测试仪进行。
噪声测试仪能够将器件输入端的噪声功率和输出端的噪声功率进行测量，从而得到噪声系数的值。
通常，噪声测试仪的输入端是通过噪声发生器来产生随机噪声信号，输出端连接待测试的器件。
噪声系数测量的三种方法
噪声系数测量的三种方法噪声系数是指在电子设备或电路中测量的信号质量衰减与理想条件下信号质量衰减之间的比值。
噪声系数越低，表示设备或电路产生的噪声越少，信号质量损失越小。
噪声系数的测量对于评估设备性能和优化电路设计至关重要。
下面介绍三种常用的测量噪声系数的方法。
1. 热噪声法（Hot Noise）热噪声法是一种直接测量噪声系数的方法，常用于微波器件和射频（RF）电路的噪声性能测量。
该方法的基本原理是通过在待测器件或电路输入端引入一个加热元件，使其在高温状态下工作，将加热元件所产生的热噪声和待测器件的输出噪声进行对比测量。
具体步骤如下：-在待测器件或电路的输入端插入一个短截线，将其与噪声发生器连接。
-在待测器件的输出端接上一个噪声功率测量装置。
-通过调节噪声发生器的输出功率，使得待测器件的输出功率与加热元件产生的热噪声功率相等。
-测量并记录加热元件的功率和待测器件的输出功率。
通过以上步骤可以得到待测器件的热噪声功率和输出功率，从而计算出噪声系数。
2. 对比法（Noise Figure Meter）对比法是一种间接测量噪声系数的方法，适用于比较不同器件或电路的噪声性能。
该方法通过测量两个不同器件或电路的输出噪声功率和输入信号功率的比值，进而计算出噪声系数。
具体步骤如下：-将待测器件和参考器件分别与噪声源相连。
-将两个器件的输出端与噪声功率测量装置相连。
-分别测量并记录待测器件和参考器件的输出噪声功率和输入信号功率。
通过以上步骤可以得到待测器件和参考器件的输出噪声功率和输入信号功率，从而计算出噪声系数。
3. 增益-噪声法（Gain-Noise Method）增益-噪声法是一种常用的测量噪声系数的方法，适用于放大器和无源器件的噪声性能测量。
该方法通过测量待测器件的增益和噪声指标，进而计算出噪声系数。
具体步骤如下：-将待测器件的输入端与信号源相连，输出端与噪声功率测量装置相连。
-测量并记录待测器件的输出噪声功率和输入信号功率。
噪声系数
额定噪声功率：任意一个电阻可能产生的额定噪声功率（即匹配状态下最 大可能获得的功率）为 PN = kTB; K为波尔兹曼常数；T为电阻的物理温 度，B为二端口网络的带宽。 （1）随带宽减小而减小 （2）随温度降低而减小 （3）随带宽增大而增大 ？
白噪声：白噪声是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。 所有频 率具有相同能量的随机噪声称为白噪声。
等效噪声温度Te：如果噪声功率谱不是频率的严格函数，如白噪声，则它 可以用一个具有相同“等效噪声温度Te”特性的热噪声源来等效。
Te = Ps/kB
例题： 一个额定功率增益为GA，带宽为B的有噪声放大器在温度T = Ts与 电源和负载相连工作，试确定该有噪放大器系统的中噪声温度和总输出噪 声功率。设放大器自身的输出噪声功率为PN。
Te = Te1 + Te2/GA1； 由 F = 1 + Te/T0
F = F1 + （F2 – 1） / GA1
出国留学 or not ？
（1）为什么出国？（2）能不能出去？ （3）去哪？（4）学校和教 授 （5）奖学金问题
噪声系数F：输入端和输出端的信噪比 二端口网络增益 GA = Po/Pi
(Po)i= GAPNi; PNo = GAPNi + PN(内部噪声功率) F = PNo /(Po)i = PNo/GAPNi = (Pi/PNi)/z）的增益为10dB， 输出功率为10dBm，室 温下的噪声为4dB。求其输出噪声功率.
级联网络的噪声系数：考虑两个放大器的级联，毎个放大器有各自的增益、 噪声系数。
PNo1 = GA1kB（T0 + Te1）； PNo2 = GA2PNo1 + GA2kTe2B ； PNo2 = GA1GA2kB(T0 + Te1 + Te2/GA1) ； 由 PNo = GAkB（T0 + Te）
信噪比和噪声系数
NF 2 1 对于三级电路组成的级联网络， G pH 1
可将前两级看做第一级，后面一级看做第二级，则可得到
N F 123 为
N F 123 N F 12 NF 3 1 N 1 N 1 N F1 F 2 F 3 G pH 12 GpH 1 G pH 1GpH 2
是为什么接收机采用低内阻天线的原因。
放大器的额定功率增益是指放大器（或线性网络） 的输入端和输出端分别匹配（ Ri Rs、 Ro RL）时的功 率增益，即
G pH
Pso Psi
线性网络输出端的总噪声额定功率 Pno 同样应等于 G pH Pni
和线性网络本身的噪声在输出端产生的额定噪声功率 Pano
N F 12
Pno G pH 12 kTni B G pH 12 Pni
Pno
式中， 是级联四端网络总输出的额定噪声功率。 Pno
由三部 G pH 12 G pH 1G pH 2 是级联网络总的额定功率增益。 Pno
分组成： ① 信号源内阻 Rs 产生的噪声经过两级放大后在输出端 的噪声额定功率 G pH 1G pH 2 kTB ；
路元件，其中最主要的是电阻元件。宜选用结构精细的 金属膜电阻。 8.3.3
二、正确选择晶体管放大级的静态工作点 图8.3.4可看出，对于不同的信号源内阻RS ，最佳的
I EQ 值也不同。
当然， NF 还分别与晶体 管的VCBQ 和VCEQ 有关。但通常VCBQ 和 VCEQ对 N F的影响不大。电压低时， N F 略有下降。 8.3.3
配，也即应使 Ri Rs。
Vs2 因而额定输入信号功率为 Psi 4 Rs
4kTRs B 额定输入噪声功率 Pni kTB 4 Rs 4 Rs
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。
噪声系数
做放大器和混频器，因为场效应管的噪声电平低，尤其
是最近发展起来的砷化镓金属半导体场效应管
（MESFET），它的噪声系数可低到0.5～ldB。
在电路中，还必须谨慎地选用其他能引起噪声的电 路元件，其中最主要的是电阻元件。宜选用结构精细的 金属膜电阻。
8.3.3
Gp
Po Pi
则噪声系数可以改写为
NF
Psi Pso
Pni Psi Pno Pso
Pno Pno Pni Gp Pni
式中，Gp Pni为信号源内阻R s产生的噪声经过线性网络后
在输出端产生的噪声功率； 8.3.2
而线性网络输出端的总噪声功率 Pno 应等于Gp Pni
和线性网络本身的噪声在输出端产生的噪声功率 Pano
8.3.3
五、选用合适的放大电路 共发一共基级联的放大器、共源 一共栅级联的 放大器都是优良的高稳定和低噪声电路。 六、热噪声
热噪声是内部噪声的主要来源之一，所以降低放 大器、特别是接收机前端主要器件的工作温度，对减 小噪声系数是有意义的。对灵敏度要求特别高的设备 来说，降低噪声温度是一个重要措施。
NF 1，故为无噪声的理性网络。
（2）线性网络本身产生的噪声 Pano越大，噪声系数
NF 越大。
（3）线性网络的功率增益 Gp 越大，噪声系数 NF 越小。
这说明为了降低网络的噪声系数应设法增大线性网 络的功率增益。
8.3.2
为了计算和测量的方便，噪声系数也可以用额定功 率（Rated Power）和额定功率增益的关系来定义。
三、选择合适的信号源内RS阻
噪声系数的含义和测量方法
噪声系数的含义和测量方法噪声系数的含义噪声系数是用来描述一个系统中出现的过多的噪声量的品质因数。
把噪声系数降低到最小的程度可以减小噪声对系统造成的影响。
在日常生活中，我们可以看到噪声会降低电视画面的质量，也会使无线通信的话音质量变差;在诸如雷达等的军用设备中，噪声会限制系统的有效作用范围;在数字通信系统中，噪声则会增加系统的误码率。
电子设备的系统设计人员总是在尽最大努力使整个系统的信噪比(SNR)达到最优化的程度，为了达到这个目的，可以用把信号提高的办法，也可以用把噪声降低的办法。
在像雷达这样的发射接受系统中，提高信噪比的一种方法是用更大的大功率放大器来提高发射信号的功率，或使用大口径天线。
降低在发射机和接收机之间信号传输路径上对信号的衰耗也可以提高信噪比，但是信号在传输路径上的衰耗大都是由工作环境所决定的，系统设计人员控制不了这方面的因素。
还可以通过降低由接收机产生的噪声—通常这都是由接收机前端的低噪声放大器(LNA)的质量决定的—来提高信噪比。
与使用提高发射机功率的方法相比，降低接收机的噪声(以及让接受机的噪声系数的指标更好)的方法会更容易和便宜一些。
噪声系数的定义是很简单和直观的。
一个电子系统的噪声因子(F)的定义是系统输入信号的信噪比除以系统输出信号的信噪比:F=(Si/Ni)/(So/No)Si=输入信号的功率So=输出信号的功率Ni=输入噪声功率No=输出噪声功率把噪声因子用分贝(dB)来表示就是噪声系数(NF)，NF=10*log(F)。
这个对噪声系数的定义对任何电子网络都是正确的，包括那些可以把在一个频率上的输入信号变换为另外一个频率的信号再输出的电子网络，例如上变频器或下变频器。
为了更好地理解噪声系数的定义，我们来看看放大器的例子。
放大器的输出信号的功率等于放大器输入信号的功率乘以放大器的增益，如果这个放大器是一个很理想的器件的话，其输出端口上噪声信号的功率也应该等于输入端口上噪声信号的功率乘以放大器的增益，结果是在放大器的输入端口和输出端口上信号的信噪比是相同的。
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晶体管 放大工作时，散弹噪声主要由发射结产生。
闪烁噪声
热噪声
二、晶体管的噪声
散弹噪声
分配噪声
由于基区中IC 、 IB 分配比例的随机变化， 造成在IC 在静态值上下起伏变化所引起的噪声。
闪烁噪声
表现为IE的起伏。一般认为由于晶体管清洁处理不好或有缺陷 引起。
其频谱集中在约1kHz以下，且功率谱密与频率成反比。因此， 也称为低频噪声或1/f噪声。
噪声系数表示信号通过放大器后 ,信号噪声功率比变坏的程度。
定义：是放大电路输入端信号噪声功率比 Psi/Pni 与输出端信号噪声功率比Pso/Pno 的比值。用NF 来表示。
NF
(S / N)i (S / N)o
Psi / Pni Pso / Pno
分贝数表示：
N
F（dB
）
10lg
Psi Pso
/ /
Pn i Pno
噪声系数 越小，说明放大器内部噪声越小
由于无线信号在接收时，一般很微弱，信噪比较低，有时需要几级放大器对 其进行放大，因此对于多级放大器的级联，希望总的噪声系数较低，对于n级放 大器，其总的噪声系数为：
NF
NF 1
NF
2
1
PA1
Байду номын сангаас
NF 3 1 PA1PA2
NF n 1 PA1 PA(n1)
对低频放大器影响较大。
热噪声
二、晶体管的噪声
散弹噪声
分配噪声
闪烁噪声 热噪声
晶体管的体电阻、相应的引线电阻等产生的电阻热噪声。rbb’ 的影响较大，其它的通常可略。
2.4.2 噪声系数
一般用信噪比来对放大器的噪声进行衡量
定义：信噪比是指四端网络的某一端口处信号功率与噪声功率之比。信噪比通常 用分贝数表示：
2.信号源、负载不仅会使LC回路的有载品质因数下降，选择性变差。为了减 少信号源、负载对LC回路的影响，通常采用变压器、电感分压式、电容分压 式的阻抗变换电路。
3.小信号谐振放大器由放大器以及LC谐振回路组成，具有选频放大作用。由于输入 信号很小，故工作在甲类状态，可采用Y参数等效电路进行分析。
4.为了提高谐振放大器稳定性的方法有是选择较小的晶体管以及采用中和法和失 配法使反馈作用削弱。
NF n 为第n级放大器的噪声系数；
p 为第nA-(1n级1)的的功率增益。
为了减小系统总的噪声系数，需降低前级（尤其是第一级）的噪声系数；增 加前级（尤其是第一级）的额定功率增益。
章末小结
1.LC回路具有选频作用。回路谐振时回路阻抗为电阻且为最大。回路的品质因数 越高，回路谐振曲线越尖锐，选择性越好，但通频带越窄。
本节导学
噪声分为外部噪声以及内部噪声，本小节讨论 了放大器的内部噪声。通过本小节的学习，同学应 掌握放大器内部噪声的主要来源和对放大器性能的 影响，掌握信噪比以及噪声系数等概念。
2.4 放大器的噪声
❖噪声定义
放大电路或电子设备的输出端与有用信号同时存在的一种随机变化的的电流或 电压，没有有用信号时它也存在。
5.放大器内部的噪声主要是由电阻和晶体管内部载流子运动的不规则所产生 的。放大器的噪声用噪声系数来评价，是输入端信噪比与输出端信噪比的比 值，噪声系数越小越好。
❖噪声与干扰区别：
➢干扰：带有一定的脉冲性和周期性 ➢噪声：具有随机性 噪声会影响放大器对微弱信号的放大能力
2.4 放大器的噪声
2.4.1 噪声的来源
一、电阻热噪声
电阻内的自由电子处于无规则的热运动状态。大量电子的热运动所产 生的窄脉冲电流相叠加，就形成了噪声电流，并在电阻两端产生噪声电压。
这种由于自由电子的热运动所产生噪声，称为电阻热噪声。
就一段时间看，电阻热噪声电压的平均值为零。但有 噪声功率，且温度一定时，热噪声功率一定。
电阻热噪声属于白噪声。因为它具有极宽的频谱， 且各个频率分量的强度相等。
放大器频带越宽，温度越高，电阻值越大，则电阻热噪声的影响也越 大。
二、晶体管的噪声
一般比电阻热噪声大
散弹噪声 分配噪声
由于单位时间内通过PN结的载流子数目随机起伏，使流 过PN结的电流在平均值上下作不规则的起伏变化而形成的噪 声。