噪声系数测量方法

噪声系数测量的三种方法摘要：本文介绍了测量噪声系数的三种方法：增益法、Y系数法和噪声系数测试仪法。

这三种方法的比较以表格的形式给出。

前言在无线通信系统中，噪声系数(NF)或者相对应的噪声因数(F)定义了噪声性能和对接收机灵敏度的贡献。

本篇应用笔记详细阐述这个重要的参数及其不同的测量方法。

噪声指数和噪声系数噪声系数(NF)有时也指噪声因数(F)。

两者简单的关系为：NF = 10 * log10 (F)定义噪声系数(噪声因数)包含了射频系统噪声性能的重要信息，标准的定义为：式1从这个定义可以推导出很多常用的噪声系数(噪声因数)公式。

下表为典型的射频系统噪声系数：* HG = 高增益模式，LG = 低增益模式噪声系数的测量方法随应用的不同而不同。

从上表可看出，一些应用具有高增益和低噪声系数(低噪声放大器(LNA)在高增益模式下)，一些则具有低增益和高噪声系数(混频器和LNA在低增益模式下)，一些则具有非常高的增益和宽范围的噪声系数(接收机系统)。

因此测量方法必须仔细选择。

本文中将讨论噪声系数测试仪法和其他两个方法：增益法和Y系数法。

使用噪声系数测试仪噪声系数测试/分析仪在图1种给出。

图1.噪声系数测试仪，如Agilent的N8973A噪声系数分析仪，产生28VDC脉冲信号驱动噪声源(HP346A/B)，该噪声源产生噪声驱动待测器件(DUT)。

使用噪声系数分析仪测量待测器件的输出。

由于分析仪已知噪声源的输入噪声和信噪比，DUT的噪声系数可以在内部计算和在屏幕上显示。

对于某些应用(混频器和接收机)，可能需要本振(LO)信号，如图1所示。

当然，测量之前必须在噪声系数测试仪中设置某些参数，如频率范围、应用(放大器/混频器)等。

使用噪声系数测试仪是测量噪声系数的最直接方法。

在大多数情况下也是最准确地。

工程师可在特定的频率范围内测量噪声系数，分析仪能够同时显示增益和噪声系数帮助测量。

分析仪具有频率限制。

例如，Agilent N8973A可工作频率为10MHz至3GHz。

当测量很高的噪声系数时，例如噪声系数超过10dB，测量结果非常不准确。

这种方法需要非常昂贵的设备。

增益法前面提到，除了直接使用噪声系数测试仪外还可以采用其他方法测量噪声系数。

这些方法需要更多测量和计算，但是在某种条件下，这些方法更加方便和准确。

其中一个常用的方法叫做“增益法”，它是基于前面给出的噪声因数的定义：式2.在这个定义中，噪声由两个因素产生。

一个是到达射频系统输入的干扰，与需要的有用信号不同。

第二个是由于射频系统载波的随机扰动(LNA，混频器和接收机等)。

第二种情况是布朗运动的结果，应用于任何电子器件中的热平衡，器件的可利用的噪声功率为：PNA = kTΔF,这里的k = 波尔兹曼常量(1.38 * 10-23焦耳/ΔK),T = 温度，单位为开尔文ΔF = 噪声带宽(Hz)在室温(290ΔK)时，噪声功率谱密度PNAD = -174dBm/Hz。

因而我们有以下的公式：NF = PNOUT - (-174dBm/Hz + 20 * log10(BW) + 增益)在公式中，PNOUT是已测的总共输出噪声功率，-174dBm/Hz是290°K时环境噪声的功率谱密度。

BW是感兴趣的频率带宽。

增益是系统的增益。

NF是DUT的噪声系数。

公式中的每个变量均为对数。

为简化公式，我们可以直接测量输出噪声功率谱密度(dBm/Hz)，这时公式变为：NF = PNOUTD + 174dBm/Hz - 增益为了使用增益法测量噪声系数，DUT的增益需要预先确定的。

DUT的输入需要端接特性阻抗(射频应用为50Ω，视频/电缆应用为75Ω)。

输出噪声功率谱密度可使用频谱分析仪测量。

增益法测量的装置见图2。

图2.作为一个例子，我们测量MAX2700噪声系数的。

在指定的LNA增益设置和VAGC下测量得到的增益为80dB。

接着，如上图装置仪器，射频输入用50Ω负载端接。

在频谱仪上读出输出噪声功率谱密度为-90dBm/Hz。

为获得稳定和准确的噪声密度读数，选择最优的RBW (解析带宽)与VBW (视频带宽)为RBW/VBW = 0.3。

计算得到的NF为：-90dBm/Hz + 174dBm/Hz - 80dB = 4.0dB只要频谱分析仪允许，增益法可适用于任何频率范围内。

最大的限制来自于频谱分析仪的噪声基底。

在公式中可以看到，当噪声系数较低(小于10dB)时，(POUTD - 增益)接近于-170dBm/Hz，通常LNA的增益约为20dB。

这样我们需要测量-150dBm/Hz的噪声功率谱密度，这个值低于大多数频谱仪的噪声基底。

在我们的例子中，系统增益非常高，因而大多数频谱仪均可准确测量噪声系数。

类似地，如果DUT的噪声系数非常高(比如高于30dB)，这个方法也非常准确。

Y因数法Y因数法是另外一种常用的测量噪声系数的方法。

为了使用Y因数法，需要ENR (冗余噪声比) 源。

这和前面噪声系数测试仪部分提到的噪声源是同一个东西。

装置图见图3：图3.ENR头通常需要高电压的DC电源。

比如HP346A/B噪声源需要28VDC。

这些ENR头能够工作在非常宽的频段(例如HP346A/B为10MHz至18GHz)，在特定的频率上本身具有标准的噪声系数参数。

下表给出具体的数值。

在标识之间的频率上的噪声系数可通过外推法得到。

开启或者关闭噪声源(通过开关DC电压)，工程师可使用频谱分析仪测量输出噪声功率谱密度的变化。

计算噪声系数的公式为：式3.在这个式子中，ENR为上表给出的值。

通常ENR头的NF值会列出。

Y是输出噪声功率谱密度在噪声源开启和关闭时的差值。

这个公式可从以下得到：ENR噪声头提供两个噪声温度的噪声源：热温度时T = TH (直流电压加电时)和冷温度T = 290°K。

ENR噪声头的定义为：式4.冗余噪声通过给噪声二极管加偏置得到。

现在考虑在冷温度T = 290°K时与在热温度T = TH 时放大器(DUT)功率输出比：Y = G(Th + Tn)/G(290 + Tn) = (Th/290 + Tn/290)/(1 + Tn/290这就是Y因数法，名字来源于上面的式子。

根据噪声系数定义，F = Tn/290+1，F是噪声因数(NF = 10 * log(F))，因而，Y = ENR/F+1。

在这个公式中，所有变量均是线性关系，从这个式子可得到上面的噪声系数公式。

我们再次使用MAX2700作为例子演示如何使用Y因数法测量噪声系数。

装置图见图3。

连接HP346A ENR到RF的输入。

连接28V直流电压到噪声源头。

我们可以在频谱仪上监视输出噪声功率谱密度。

开/关直流电源，噪声谱密度从-90dBm/Hz变到-87dBm/Hz。

所以Y = 3dB。

为了获得稳定和准确的噪声功率谱密度读数，RBW/VBW设置为0.3。

从表2得到，在2GHz 时ENR = 5.28dB，因而我们可以计算NF的值为5.3dB。

总结在本篇文章讨论了测量射频器件噪声系数的三种方法。

每种方法都有其优缺点，适用于特定的应用。

下表是三种方法优缺点的总结。

理论上，同一个射频器件的测量结果应该一样，但是由于射频设备的限制(可用性、精度、频率范围、噪声基底等)，必须选择最佳的方法以获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。

在测量并比较噪声系数的测量结果时，非常重要的是要注意我们在测量的过程中是假定测量系统能够在被测器件(DUT) 的输入端口和输出端口上提供非常完美的50 Ω的负载条件。

可是在实际测量中，这样完美的条件永远不会存在。

稍后我们会讨论如果测量系统不是很完美的50 Ω系统会对噪声系数的测量精度造成怎样的影响。

同时，我们也会看到各种校准和测量方法是怎么克服因为不是很完美的50 Ω的源匹配而造成的测量误差的。

噪声系数的含义和测量方法图1 器件对信号的处理过程另一种用来表达由一个放大器或系统引入的附加噪声的术语是有效输入温度(Te)。

为了理解这个参数，我们需要先看一下无源负载所产生的噪声的量的表达方式—kTB，其中k 是玻尔兹曼常数，T 是以开尔文为单位的负载的温度，B 是系统带宽。

因为在某个给定的带宽内，器件产生的噪声和温度是成正比的，所以，一个器件所产生的噪声的量可以表示为带宽归一化为1 Hz 的等效噪声温度。

例如，一个从市场上可以买到的超噪比(ENR)为15 dB 的噪声源产生的电噪声可以等效表示为温度为8880 K 的负载。

合集下载

噪声系数的测量方法

噪声系数的测量方法噪声系数是指放大器输入信号与输出信号之间的信噪比的比值。

在电子系统中，噪声系数是衡量放大器噪声性能的重要指标。

下面将介绍几种常用的测量噪声系数的方法。

1.级联噪声法：级联噪声法是最常用的测量噪声系数的方法之一、它利用级联放大器的总噪声系数计算出前面的放大器的噪声系数。

具体的步骤如下：a.在待测放大器之前设置一个已知的参考放大器，并测量此参考放大器的噪声系数。

b.将待测放大器与参考放大器级联，并测量级联放大器的总输入输出电压和噪声功率。

c.利用总放大器的输入输出电压和已知的参考放大器的噪声系数计算出内嵌放大器的噪声系数。

2.可变增益噪声法：可变增益噪声法是另一种测量噪声系数的常用方法。

它通过调整放大器的增益，使其与一个已知参考噪声源声压相等，从而测量出待测放大器的噪声系数。

具体的步骤如下：a.在待测放大器的输入端接入一个参考噪声源，并调整其声压使其与待测放大器的输出噪声相等。

b.测量参考噪声源的声压和待测放大器的输入输出电压。

c.利用已知的参考噪声源的噪声功率和声压计算出待测放大器的噪声功率和噪声系数。

3.热噪声法：热噪声法是一种常用的测量噪声系数的方法，特别适用于宽频带和高频段的放大器。

热噪声法利用了热噪声在环境温度下的特性，通过直接测量输出噪声电压和环境温度来计算噪声系数。

具体的步骤如下：a.测量放大器的输出噪声电压并记录。

b.测量环境温度并记录。

c.利用热噪声公式计算出放大器的噪声功率。

d.利用输入信号和已知的电阻值计算出放大器的输入信号功率。

e.利用已知的输入信号功率和噪声功率计算出放大器的噪声系数。

除了上述传统的测量方法之外，还有一些新的测量噪声系数的方法正在不断涌现，如矢量分析器法、差分噪声法、噪声大师法等。

这些方法在特定的应用场景下有着更高的测量精度和更广的测量范围。

总结起来，测量噪声系数的常用方法有级联噪声法、可变增益噪声法、热噪声法等。

根据不同的应用场景和要求，选择合适的方法来测量噪声系数，有助于评估放大器的噪声性能，进而提高信号传输的质量。

噪声系数的三种测量方法及对比

。
图２只要频谱分析仪允许，增益法可适用于任何频率范围内。最大的限制来自于频谱分析仪的噪声基底。在公式中可以看到，当噪声系数较低（小于１０ｄＢ）时，（ＰＯＵＴＤ－增益）接近于－１７０ｄＢｍ／Ｈｚ，通常ＬＮＡ的增益约为２０ｄＢ。这样我们需要测量－１５０ｄＢｍ／Ｈｚ的噪声功率谱密度，这个值低于大多数频谱仪的噪声基底。这样系统增
这就是Ｙ因数法，名字来源于上面的式子。结束语：文章讨论了测量射频器件噪声系数的三种方法。每种方法都有其优缺点，适用于特定的应用。下表是三种方法优缺点的总结。理论上，同一个射频器件的测量结果应该一样，但是由于射频设备的限制（可用性、精度、频率范围、噪声基底等），必须选择最佳的方法以获得正确的结果。
关键词：噪声系数；测量方法；对比
１概述噪声系数（ＮＦ）有时也指噪声因数（Ｆ）。两者简单的关系为：ＮＦ＝１０＊ｌｏｇ１０（Ｆ）噪声系数（噪声因数）包含了射频系统噪声性能的重要信息，标准的定义为：噪声因数（Ｆ）＝
输出端总噪声功率外部噪声在输出端呈现的噪声功率
从这个定义可以推导出很多常用的噪声系数（噪声因数）公式。噪声系数的测量方法随应用的不同而不同。一些应用具有高增益和低噪声系数（低噪声放大器（ＬＮＡ）在高增益模式下），一些则具有低增益和高噪声系数（混频器和ＬＮＡ在低增益模式下），一些则具有非常高的增益和宽范围的噪声系数（接收机系统）。因此测量方法必须仔细选择。下面将讨论噪声系数测试仪法和其他两个方法：增益法和Ｙ因数法。
益非常高，因
表１
而大多数频谱
仪均可准确测
量噪声系数。

频谱仪测噪声系数测试方法

频谱仪测噪声系数测试方法
频谱仪测噪声系数是一种可以衡量电器设备噪声水平的测试方法。

噪声系数通常用于衡量信号电路中信号与噪声的比值。

如下是频谱仪测噪声系数的测试方法。

1. 计算输入功率与输出功率之比
首先，在测试过程中，必须确定测试电路的输入功率和输出功率。

输入功率和输出功率之比是计算噪声系数的关键。

在某些情况下，输入功率与输出功率可能需要进行校准。

2. 连接频谱仪
将频谱仪连接到测试电路的输入和输出端口。

确保测试电路的噪声源已关闭，并且频谱仪已正确配置和校准。

3. 设置频谱仪
根据测试电路的特定需要，设置频谱仪的参数。

这包括频率跨度、频率分辨率、RBW（分辨带宽）和VBW（视频带宽）等参数。

4. 测量输出功率噪声
在没有输入信号的情况下，测量测试电路的输出噪声功率。

在某些情
况下，需要在输出端口使用负载以测量噪声功率。

5. 注入输入电信号
在测试电路的输入端注入一个准确的电信号，并测量频谱仪的输出。

将输出功率与测量输出噪声功率的结果进行比较，可以计算出噪声系数。

6. 计算噪声系数
通过将输出功率与测量输出噪声功率之比除以输入功率与输出功率之比，可以计算出噪声系数。

通常，噪声系数表示为dB。

在完成测试后，可以对测试结果进行数据分析和报告编制。

这样，测试人员可以将测试结果以可读的形式呈现给客户或其他利益相关者。

第4讲：噪声测量方法

现代微波与天线测量技术第三讲：微波噪声测量方法（续）彭宏利博士2008.09微波与射频研究中心上海交通大学－电信学院－电子工程系1. 噪声测量方法（续）1.1. Y 系数法Y 系数定义二端口网络输入端输入资用噪声功率B KT 1和B KT 2（12T T ≥），网络输出端口的资用噪声功率1out N 和2out N ，Y 系数定义为ee out out T T T T N N Y ++==1212并且， ()01211T Y YT T F −−+=Y 系数测量法是测量噪声的一种典型方法。

Y 系数测量法测量的基本思路：基于Y 系数测量导出噪声系数或者等效噪声输入温度系数三个假设条件（1）在测试频带内，待测网络为线性网络，资用功率和等效噪声输入温度系数均为常数。

（2）噪声源的热态和冷态等效噪声输入温度系数为已知常数。

源阻抗与待测网络匹配。

（3）测量功率计在待测频段为线性功率响应，且无噪声、无反射。

I. 直接测量法热态和冷态噪声源向待测网络输入已知的资用噪声功率，用功率计测量待测网络输出的噪声功率，得到Y 系数。

()()()()Δ+−−==110log 1010log 10Y dB ENR F dB F （1）Δ为测试温度偏离290K 时的修正值，一般可以忽略。

()()110log 1012−=T dB ENR画图5.9II. 等功率指示法在Y 系数测量法中，等功率指示法精度最好。

方法：在冷态T1，将衰减器置于A1（dB ），使指示器有合适的指示置S1，再接入热态T2，增加衰减器的衰减量至A2（dB ），使指示器恢复到原指示置S1，Y系数为()10/10/101012A A A Y ==− （2）画图5.10III. 3dB 法普遍采用3dB 法方法：在冷态T1，不接入3dB 衰减器，使指示器有一个合适的指示置Nout,记下可变精密衰减器衰减值A1。

在热态T2，接入3dB 衰减器，使指示器恢复指示置Nout ，则有Y=2，记下可变精密衰减器衰减值A2。

噪声系数的测量方法

增益测量法。
为热态，此时输出大的噪声功率；ＤＣ驱动电源关闭时相当于
噪声源关断，称为冷态，此时输出常温下的噪声功率。噪声源的热温与冷温的差值称为噪声源的超噪比（ＥｘｃｅｓｓＮｏｓｉｅ
２Ｙ因子测量法
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｍｅｔｈｏｄｓ — ｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｎｏｉｓｅｉｆｇｕｒｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＥｍｐｈａｓｅｓｒｅａｐｕｔＯｉｌａｎａｌｙｚｉｎｇＹ —ｆａｃｔｏｒｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｉｓ
冲电源驱动电压，当ＤＣ驱动电压供电时相当于噪声源开，称
手段上可以归结为２类：基于噪声系数分析仪的测量和基于
频谱分析仪的测量。噪声仪测量方法从本质上讲是Ｙ因子法；
而用频谱分析仪测量噪声系数的测量原理是利用噪声系数与
会小于输入端的信噪比，所以噪声系数表征了微波网络使信
噪比降低的程度。
Ｙ因子是指当被测件（ＤＵＴ）的输入端处于２个不同的资用噪声功率时，在ＤＵＴ的输出端得到的２个相应的资用噪声功率之比。噪声源是Ｙ因子法测量必不可少的设备，噪声源是能产生２种不同噪声功率的噪声发生器，一般需要用ＤＣ脉
ＭｅｔｈｏｄｓｏｆＭｅａｓｕｒｉｎｇＮｏｉｓｅＦｉｇｕｒｅ

噪声系数测量

GPg ? GN IN ? N ? 2 GN IN ? N
Fsys
?
Pgen KT0 B
பைடு நூலகம்GPg ? GN IN ? N ? 2GN IN ? 2N
GPg ? GN IN ? N
F ? GN IN ? N GN IN
F ? GPg ? Pg GN IN N IN
代入
信号源
F ? Pg KT0 B
DUT 功率计
? (ENR ? F ) 1 ? ENR ? 1 FF
Y ? 1 ? ENR F
F ? ENR Y ?1
测出Y，已知ENR就算出噪声系数F。 NF=10LogF。
Y=N2/N1
未加电： N1=GKT0B+Na
加电： N2=GTHNaKB+N a
N2=YN1=Y(GKT0B+Na)
GTHKB+N a=Y(GKT0B+Na)
0
ENR/(Y-I)
4.信号发生器测量法
当被测系统噪声系数较大时，可采用信号发生器测量方法。
在被测系统输入端加入负载（环境温度约290K），测量输出噪声
功率P1。然后在输入端加入信号发生器，使信号发生器输出频率在
测量范围内。调整信号发生器输出功率，使被测系统输出功率P2比
P1高3dB。可得出噪声系数：
测试结果
频谱分析仪
-50dBm -70dBm
RBW=100KHz
噪声密度PND=-70dBm-10Log（100000Hz）=-120dBm 计算结果：NF=-120dBm+174-（-50dBm-（-100dBm）=4dB
(3) Y因子法
图 5-5Y 因子法测试噪声系数
超噪比： ENR ? TH ? 290 290

噪声系数的含义和测量方法

噪声系数的含义和测量方法
噪声系数是指信号的输入与输出之间的不匹配程度。

它描述了信号传
输中由于不同因素引入的噪声与理论信号的误差比例。

噪声系数越低，表
示信号传输的质量越好。

测量噪声系数的方法主要有两种：器件法和级联法。

1.器件法：这种方法通过对测试样品进行直接测试来测量噪声系数。

测试过程中，利用馈电器件法将器件与参考元件相比较。

参考元件是已知
噪声性能的稳定器件，通常是一种电阻。

通过将被测器件和参考电阻器件
进行比较，可以计算出被测器件的噪声系数。

测量噪声系数时需要注意以下几点：
1.测试环境的干扰要尽可能减少，如尽量避免有其他电磁干扰源的存在。

2.测试过程中需要采用高灵敏度的仪器和设备进行测量，以保证准确性。

3.测量结果可能受到温度、频率等因素的影响，需要进行相应的修正。

4.测量时需要注意信号与噪声的区分，以避免噪声信号被错误地计入
信号中。

噪声系数的大小与信号传输过程中的损耗和噪声有关。

信号传输过程
中会受到各种因素的影响，如电阻、电感、电容、温度等。

这些因素会引
入噪声，导致信号损失和畸变。

噪声系数表示噪声引入的程度，即信号损
失与噪声之间的比值。

测量噪声系数的目的是为了评估信号传输的质量，找出信号传输过程
中引入的噪声和损耗。

这样可以针对噪声源采取相应的优化和改善措施，
提高信号传输系统的性能。

对于需要高质量信号的应用领域，如通信系统、射频系统等，噪声系数的测量和优化具有重要的意义。

noise figure 噪声系数

noise figure 噪声系数噪声是指信号处理系统中不希望的杂音或干扰。

在设计和分析接收机、放大器等系统时，噪声成为了不可或缺的因素。

而噪声系数（Noise Figure）则是表示信号处理器件增益中采集到的噪声功率与采集到的信号功率之比的一个重要参数。

本文将围绕“噪声系数”这一主题，对它的作用、计算和测量等方面进行阐述。

一、噪声系数的作用噪声系数是一个直接反映接收机、放大器等电子器件噪声性能好坏的参数。

通常情况下，设一个器件的输入信号功率为Pin，则它的输出功率为Pout。

而器件内部存在一个噪声功率Pn，噪声系数就可以用如下公式来表示：NF=（Signal-to-Noise Ratio）out / （Signal-to-Noise Ratio）in其中，“Signal-to-Noise Ratio”in表示输入信号功率与输入噪声功率的比值，“Signal-to-Noise Ratio”out 表示输出信号功率与输出噪声功率的比值。

该公式表明了在输入信号功率相同的情况下，输出噪声功率越小，噪声系数越小。

当噪声系数越小的时候，系统就越容易实现高精度和高灵敏度的信号接收和处理。

因此，噪声系数是衡量接收机/放大器等电子器件性能好坏的关键性能指标之一。

二、噪声系数的计算计算噪声系数的方法有两种，一种是使用实际的噪声功率和信号功率值计算。

另一种方法则是使用噪声指数（Noise Figure Index）来计算，而噪声指数它的公式为：NI=10 log10(1+NF)噪声指数是指把噪声系数的负对数乘以10以及再加上1后所得到的值，单位通常为dB。

噪声系数和噪声指数的转换是通过取10的幂函数来实现的。

三、噪声系数的测量噪声系数的测量需要通过噪声测试仪进行。

噪声测试仪能够将器件输入端的噪声功率和输出端的噪声功率进行测量，从而得到噪声系数的值。

通常，噪声测试仪的输入端是通过噪声发生器来产生随机噪声信号，输出端连接待测试的器件。

噪声系数测量手册part2

噪声系数测量手册Part 2. 噪声系数测量技巧安捷伦科技：顾宏亮1．选择正确的噪声系数测量方法现在我们知道，噪声系数测量主要可以通过三种方法，分别是Y系数测量方法，频谱仪直接测试法，网络分析仪冷态噪声源法，那下表主要描述在各个场合下适合于选择哪种测量方式。

2．噪声系数测量不确定度分析在Y系数法测量中，噪声系数测量结果的不确定度主要来源于噪声源以及测量仪器。

噪声源部分a. 超噪比ENR 的不确定度b. 噪声源的输出与被测件输入的失配仪器部分a.噪声系数测量不确定度b.增益测量不确定度c.仪表自身噪声系数d.仪表输入端失配Agilent在噪声系数测量不确定度分析上提供给免费的软件可以供用户使用。

具体地址如下所示/noisefigure/NFUcalc.html举例说明如下图所示3．校准完后噪声系数不等于零如果你使用过网络分析仪，那么当你做完直通校准后仪表的S21测量结果一定是0dB。

同样在噪声系数分析仪校准后，因为没有接入任何器件，理论上这个时候显示的噪声系数应该是0dB,增益为0dB。

但是事实上，经常看到校准完之后不为0.根据Y系数法测量的理论，仪表的测量结果如下述公式所示F meas = F DUT + (F NFA– 1)/G DUT当校准完后，没有接入任何器件,这个时候测量得到的F meas= F NFA，G DUT=1。

F NFA = F DUT + (F NFA– 1)/1F DUT = F NFA - (F NFA– 1)/1F DUT = 1 = 0dB现在假设增益测量的抖动为0.01dB,那么转换为线性值为10(0.01/10) =1.00231.同时假设仪表的噪声系数为10dB,转换为线性值为10(10/10) =10，这样计算式为如下所示:F DUT = 10 – (10 – 1)/1.00231=1.02074F DUT = 0.089 dB如果增益的抖动为0.05dB，,那么转换为线性值为10(0.05/10) =1.01158，这种情况下F DUT = 10 – (10 – 1)/ 1.01158=1.10303F DUT = 0.426 dB从上述的关系式可以看到，在校准完后未接入被测件时，只要增益的测量发生一点点变化。