頻譜分析儀和噪聲系數測量
2014-09-19
頻譜分析儀和噪聲系數測量
無處不在的噪聲是射頻和微波設計師的敵人，對此不應感到驚奇。噪聲限制了通信接收器檢測弱信號的能力，從而妨礙設計師實現最佳的接收器性能。傳輸信號中的噪聲惡化了性能，不僅是對傳輸信號，而且同樣是對周圍的頻譜。由于噪聲是普遍存在的，多年以前，射頻和微波行業就建立了一個稱為噪聲系數的測量參數，以定量元件或系統給通過它的信號增加了多少噪聲。
無處不在的噪聲是射頻和微波設計師的敵人，對此不應感到驚奇。噪聲限制了通信接收器檢測弱信號的能力，從而妨礙設計師實現最佳的接收器性能。傳輸信號中的噪聲惡化了性能，不僅是對傳輸信號，而且同樣是對周圍的頻譜。由于噪聲是普遍存在的，多年以前，射頻和微波行業就建立了一個稱為噪聲系數的測量參數，以定量元件或系統給通過它的信號增加了多少噪聲。
雖然噪聲系數是一種用于描述射頻和微波系統噪聲和接收器靈敏度的參數，但它也是最重要和廣泛使用的參數。對于各次測量和使用不同儀器的測量，噪聲系數測量總是要求高精度和重復性。精度和重復性保證了元件和子系統制造商和他們的客戶所進行規定性能測量的一致性。
噪聲系數基礎
作為測量參數的噪聲系數早在二十世紀四時年代就開始使用，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是在給定傳輸環境中的信號電平與噪聲電平之比。SNR越高，就有越多的信號超過噪聲，使信號更容易檢測。因此噪聲系數是越低越好，因為在理想情況下，微波元件、子系統或系統應沒有噪聲施加到通過的信號上。但實際上所有電子器件都會增加一些噪聲，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。
噪聲系數的重要性有多高?
不管如何估計噪聲系數對系統整體性能和成本的重要性都不會過高。例如，把直播衛星的噪聲系數降一半，即從2dB降到1dB，與把衛星轉發器的功率增加25%在性能上有相同的效果。顯然，制造商會發現增加空間發射機功率的成本要遠遠高于改進地面站接收器低噪聲放大器（LNA）性能。
在衛星接收器生產線中，只需調整阻抗電平或選擇適合的晶體管，就能把噪聲系數降低1dB。1dB噪聲系數的降低與增加天線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構的體積和重量，對于有美學考慮的DBS這類應用，這樣的天線是太大了。
在無線通信系統中，具有低噪聲系數的基站可減小與之通信的移動臺發射功率，這對于電池壽命，大小和重量都有積極的影響。
在發射機設計中噪聲也極為重要。例如，無線基站線性功率放大器中過高的噪聲會降低鄰道接收質量，也就是達不到規章對干擾的要求。<
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