频谱分析仪和噪声系数测量
2014-09-19
频谱分析仪和噪声系数测量
无处不在的噪声是射频和微波设计师的敌人，对此不应感到惊奇。噪声限制了通信接收器检测弱信号的能力，从而妨碍设计师实现最佳的接收器性能。传输信号中的噪声恶化了性能，不仅是对传输信号，而且同样是对周围的频谱。由于噪声是普遍存在的，多年以前，射频和微波行业就建立了一个称为噪声系数的测量参数，以定量元件或系统给通过它的信号增加了多少噪声。
无处不在的噪声是射频和微波设计师的敌人，对此不应感到惊奇。噪声限制了通信接收器检测弱信号的能力，从而妨碍设计师实现最佳的接收器性能。传输信号中的噪声恶化了性能，不仅是对传输信号，而且同样是对周围的频谱。由于噪声是普遍存在的，多年以前，射频和微波行业就建立了一个称为噪声系数的测量参数，以定量元件或系统给通过它的信号增加了多少噪声。
虽然噪声系数是一种用于描述射频和微波系统噪声和接收器灵敏度的参数，但它也是最重要和广泛使用的参数。对于各次测量和使用不同仪器的测量，噪声系数测量总是要求高精度和重复性。精度和重复性保证了元件和子系统制造商和他们的客户所进行规定性能测量的一致性。
噪声系数基础
作为测量参数的噪声系数早在二十世纪四时年代就开始使用，工程师HaroldFriis把它定义为用分贝（dB）表示的射频或微波器件输入处的信噪比（SNR）除以输出处的SNR。从它的名称可知，SNR是在给定传输环境中的信号电平与噪声电平之比。SNR越高，就有越多的信号超过噪声，使信号更容易检测。因此噪声系数是越低越好，因为在理想情况下，微波元件、子系统或系统应没有噪声施加到通过的信号上。但实际上所有电子器件都会增加一些噪声，叠加最低噪声的是最好的器件，这些器件有最低的噪声系数。
噪声系数的重要性有多高?
不管如何估计噪声系数对系统整体性能和成本的重要性都不会过高。例如，把直播卫星的噪声系数降一半，即从2dB降到1dB，与把卫星转发器的功率增加25%在性能上有相同的效果。显然，制造商会发现增加空间发射机功率的成本要远远高于改进地面站接收器低噪声放大器（LNA）性能。
在卫星接收器生产线中，只需调整阻抗电平或选择适合的晶体管，就能把噪声系数降低1dB。1dB噪声系数的降低与增加天线25%的面积有同样效果。增加天线尺寸也增加了成本，加大了操纵和支持机构的体积和重量，对于有美学考虑的DBS这类应用，这样的天线是太大了。
在无线通信系统中，具有低噪声系数的基站可减小与之通信的移动台发射功率，这对于电池寿命，大小和重量都有积极的影响。
在发射机设计中噪声也极为重要。例如，无线基站线性功率放大器中过高的噪声会降低邻道接收质量，也就是达不到规章对干扰的要求。<
