噪声系数的含义和测量方法全面介绍

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。然而，实际情况是任何放大器输出信号的噪声功率都比输入信号的噪声功率乘以放大器的增益所得到的结果大，也就是说放大器输出端口上的信噪比要比输入端口上的信噪比小，即噪声因子F 要大于 1，或者说噪声系数 NF 要大于 0 dB。