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頻譜分析儀和噪聲系數(shù)測(cè)量
2014-09-19
頻譜分析儀和噪聲系數(shù)測(cè)量
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。
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HaroldFriis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。1dB噪聲系數(shù)的降低與增加天線25%的面積有同樣效果。增加天線尺寸也增加了成本，加大了操縱和支持機(jī)構(gòu)的體積和重量，對(duì)于有美學(xué)考慮的DBS這類應(yīng)用，這樣的天線是太大了。
在無線通信系統(tǒng)中，具有低噪聲系數(shù)的基站可減小與之通信的移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率，這對(duì)于電池壽命，大小和重量都有積極的影響。
在發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)中噪聲也極為重要。例如，無線基站線性功率放大器中過高的噪聲會(huì)降低鄰道接收質(zhì)量，也就是達(dá)不到規(guī)章對(duì)干擾的要求。<
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