無處不在的噪聲是射頻和微波設(shè)計(jì)師的敵人,對(duì)此不應(yīng)感到驚奇。噪聲限制了通信接收器檢測(cè)弱信號(hào)的能力,從而妨礙設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)最佳的接收器性能。傳輸信 號(hào)中的噪聲惡化了性能,不僅是對(duì)傳輸信號(hào),而且同樣是對(duì)周圍的頻譜。由于噪聲是普遍存在的,多年以前,射頻和微波行業(yè)就建立了一個(gè)稱為噪聲系數(shù)的測(cè)量參數(shù),以定量元件或系統(tǒng)給通過它的信號(hào)增加了多少噪聲。
雖然噪聲系數(shù)是一種用于描述射頻和微波系統(tǒng)噪聲和接收器靈敏度的參數(shù),但它也是最重要和廣泛使用的參數(shù)。對(duì)于各次測(cè)量和使用不同儀器的測(cè)量,噪聲系數(shù)測(cè)量總是要求高精度和重復(fù)性。精度和重復(fù)性保證了元件和子系統(tǒng)制造商和他們的客戶所進(jìn)行規(guī)定性能測(cè)量的一致性。
噪聲系數(shù)基礎(chǔ)
作為測(cè)量參數(shù)的噪聲系數(shù)早在二十世紀(jì)四時(shí)年代就開始使用,工程師Harold Friis把它定義為用分貝(dB)表示的射頻或微波器件輸 入處的信噪比(SNR)除以輸出處的SNR。從它的名稱可知,SNR是在給定傳輸環(huán)境中的信 號(hào)電平與噪聲電平之比。SNR越高,就有越多的信號(hào)超過噪聲, 使信號(hào)更容易檢測(cè)。因此噪聲系數(shù)是越低越好,因?yàn)樵诶硐肭闆r下,微波元件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)應(yīng)沒有噪聲施加到通過的信號(hào)上。但實(shí)際上所有電子器件都會(huì)增加一些噪聲,疊加最低噪聲的是最好的器件,這些器件有最低的噪聲系數(shù)。
噪聲系數(shù)的重要性有多高?
不管如何估計(jì)噪聲系數(shù)對(duì)系統(tǒng)整體性能和成本的重要性都不會(huì)過高。例如,把直播衛(wèi)星的噪聲系數(shù)降一半,即從2dB降到1dB,與把衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的功率增加25% 在性能上有相同的效果。顯然,制造商會(huì)發(fā)現(xiàn)增加空間發(fā)射機(jī)功率的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于改進(jìn)地面站接收器低噪聲放大器(LNA)性能。
在衛(wèi)星接收器生產(chǎn)線中,只需調(diào)整阻抗電平或選擇適合的晶體管,就能把噪聲系數(shù)降低1dB。