信噪比和噪声系数
频谱仪测噪声系数测试方法
频谱仪测噪声系数测试方法噪声系数是指在信号传输过程中，信号与噪声的比值，是评估通信系统性能的重要指标之一。
因此，测量噪声系数在通信系统设计和优化中具有重要意义。
本文将介绍一种基于频谱仪的噪声系数测试方法。
一、噪声系数的定义噪声系数是衡量信号传输中信噪比的一种指标，通常用dB表示。
它是指在信号传输过程中，输入端信噪比与输出端信噪比之比，即： Nf = (SNRin / SNRout)dB其中，SNRin是输入信号的信噪比，SNRout是输出信号的信噪比。
噪声系数是一个无单位的数值，它越小，表示信噪比损失越小，系统性能越好。
二、频谱仪测噪声系数的原理频谱仪是一种用于测量信号频谱特性的仪器，它可以将信号分解成频率分量，并显示在频谱图上。
在信号传输过程中，噪声会在各个频率分量上产生，因此通过频谱仪可以直接测量出信号的噪声功率谱密度。
在此基础上，可以计算出输入信噪比和输出信噪比，进而计算出噪声系数。
三、频谱仪测噪声系数的步骤1. 连接设备将频谱仪和被测系统连接，确保信号传输通畅。
频谱仪应该与被测系统在同一电源下，以避免地线干扰。
2. 设置频谱仪参数根据被测系统的信号特性，设置频谱仪的参数。
包括中心频率、带宽、分辨率带宽、平均次数等。
3. 测量被测系统的噪声功率谱密度在频谱仪上选择“功率谱密度”模式，启动测量。
记录下被测系统的噪声功率谱密度。
4. 测量输入信噪比在频谱仪上选择“单次扫描”模式，启动测量。
记录下输入信号的功率和噪声功率谱密度，计算输入信噪比。
5. 测量输出信噪比在频谱仪上选择“单次扫描”模式，启动测量。
记录下输出信号的功率和噪声功率谱密度，计算输出信噪比。
6. 计算噪声系数根据输入信噪比和输出信噪比，计算噪声系数。
公式如下：Nf = (SNRin / SNRout)dB四、注意事项1. 频谱仪的选择应根据被测系统的信号特性和测试需求来确定。
2. 在测量过程中，应注意防止干扰和误差的产生。
如地线干扰、环境噪声等。
噪声系数的计算及测量方法
噪声系数的计算及测量方法（一）时间：2012-10-25 14:32:49 来源：作者：噪声系数(NF)是RF系统设计师常用的一个参数，它用于表征RF放大器、混频器等器件的噪声，并且被广泛用作无线电接收机设计的一个工具。
许多优秀的通信和接收机设计教材都对噪声系数进行了详细的说明.现在，RF应用中会用到许多宽带运算放大器和ADC，这些器件的噪声系数因而变得重要起来。
讨论了确定运算放大器噪声系数的适用方法。
我们不仅必须知道运算放大器的电压和电流噪声，而且应当知道确切的电路条件：闭环增益、增益设置电阻值、源电阻、带宽等。
计算ADC的噪声系数则更具挑战性，大家很快就会明白此言不虚。
公式表示为：噪声系数NF=输入端信噪比/输出端信噪比，单位常用“dB”。
该系数并不是越大越好，它的值越大，说明在传输过程中掺入的噪声也就越大，反应了器件或者信道特性的不理想。
在放大器的噪声系数比较低的情况下，通常放大器的噪声系数用噪声温度(T)来表示。
噪声系数与噪声温度的关系为：T=(NF-1)T0 或NF=T/T0+1 其中：T0-绝对温度(290K)噪声系数计算方法研究噪声的目的在于如何减少它对信号的影响。
因此，离开信号谈噪声是无意义的。
从噪声对信号影响的效果看，不在于噪声电平绝对值的大小，而在于信号功率与噪声功率的相对值，即信噪比，记为S/N(信号功率与噪声功率比)。
即便噪声电平绝对值很高，但只要信噪比达到一定要求，噪声影响就可以忽略。
否则即便噪声绝对电平低，由于信号电平更低，即信噪比低于1，则信号仍然会淹没在噪声中而无法辨别。
因此信噪比是描述信号抗噪声质量的一个物理量。
1 噪声系数的定义要描述放大系统的固有噪声的大小，就要用噪声系数，其定义为设Pi为信号源的输入信号功率，Pni为信号源内阻RS产生的噪声功率，Po和Pno 分别为信号和信号源内阻在负载上所产生的输出功率和输出噪声功率,Pna表示线性电路内部附加噪声功率在输出端的输出。
RF噪声系数的计算方法
噪声系数的计算及测量方法噪声系数(NF)是RF系统设计师常用的一个参数，它用于表征RF放大器、混频器等器件的噪声，并且被广泛用作无线电接收机设计的一个工具。
许多优秀的通信和接收机设计教材都对噪声系数进行了详细的说明.现在，RF应用中会用到许多宽带运算放大器和ADC，这些器件的噪声系数因而变得重要起来。
讨论了确定运算放大器噪声系数的适用方法。
我们不仅必须知道运算放大器的电压和电流噪声，而且应当知道确切的电路条件：闭环增益、增益设置电阻值、源电阻、带宽等。
计算ADC的噪声系数则更具挑战性，大家很快就会明白此言不虚。
公式表示为：噪声系数NF=输入端信噪比/输出端信噪比，单位常用“dB”。
该系数并不是越大越好，它的值越大，说明在传输过程中掺入的噪声也就越大，反应了器件或者信道特性的不理想。
在放大器的噪声系数比较低的情况下，通常放大器的噪声系数用噪声温度(T)来表示。
噪声系数与噪声温度的关系为：T=(NF-1)T0 或NF=T/T0+1 其中：T0-绝对温度(290K)噪声系数计算方法研究噪声的目的在于如何减少它对信号的影响。
因此，离开信号谈噪声是无意义的。
从噪声对信号影响的效果看，不在于噪声电平绝对值的大小，而在于信号功率与噪声功率的相对值，即信噪比，记为S/N(信号功率与噪声功率比)。
即便噪声电平绝对值很高，但只要信噪比达到一定要求，噪声影响就可以忽略。
否则即便噪声绝对电平低，由于信号电平更低，即信噪比低于1，则信号仍然会淹没在噪声中而无法辨别。
因此信噪比是描述信号抗噪声质量的一个物理量。
1 噪声系数的定义要描述放大系统的固有噪声的大小，就要用噪声系数，其定义为设Pi为信号源的输入信号功率，Pni为信号源内阻RS产生的噪声功率，Po和Pno分别为信号和信号源内阻在负载上所产生的输出功率和输出噪声功率,Pna表示线性电路内部附加噪声功率在输出端的输出。
已知噪声功率是与带宽B相联系的。
噪声系数与输入信号大小无关。
如何噪音计算公式
如何噪音计算公式
噪音计算公式dB = 10 log Ø （Ø 为音能比值，Ø 与距离r 平方成反比）。
公式表示为：噪声系数NF=输入端信噪比/输出端信噪比，单位常用“dB”。
在放大器的噪声系数比较低的情况下，通常放大器的噪声系数用噪声温度（T）来表示。
放大电路不仅把输入端的噪声放大，而且放大电路本身也存在噪声。
所以，其输出端的信噪比必小于输入端信噪比。
在放大器中，内部噪声与外部噪声愈小愈好。
放大电路本身噪声越大，它的输出端信噪比越小于输入端信噪比，NF就越大。
Lpi——第i个噪声源在受声点P出的声级；
Lwi——第i个噪声源的声功率级；
Lp总——受声点P出的总声级；
ΔL1——噪声随传播距离的衰减；
ΔL2——噪声被空气吸收的衰减；
ΔL3——墙壁屏障效应衰减；
ΔL4——户外建筑物屏障效应衰减。
扩展资料：
此外，噪声系数还具有下列特点：
(1)此参数不包括负载对输出噪声的贡献。
(2)噪声系数密切依赖于信号源的内阻。
(3)无噪声二端口的噪声系数为1。
(4)一个含噪声二端口总是会将其自身噪声添加到信号源的噪声，这种贡献可用(F-1)来估计。
换言之，噪声系数总大于1。
(5)如果没有信号源内部阻抗的信息，噪声系数的概念是没有意义的。
(6)相对于S/N，噪声系数更便利于测量和计算，因为没有必要知道信号的振幅。
此外，由噪声系数的表达式可推导m信号源电阻的最优值，而对于S/N，信号源电阻最优值是零。
信噪比和噪声系数-PPT课件
之和，即 P ，所以噪声系数可以表示为 GP P n o p Hn i a n o
P s i GP P P P P p Hn i a n o n i n o a n o N 1 F P P G P G P G s o n i p H n i p H n i p H P n o
将额定输入噪声功率式代入可得
P P n o a n o N 1 F k T B G k T B G p H p H
8.3.2
二、多级放大电路的噪声
假如，有两个四端网络级联，如图8.3.3所示。它们
的噪声系数、额定功率增益、噪声带宽分别为
N
F 1
G pH 2 ， G pH 1 ， 、 N F2、 。 B1、 B 2 ，并且 B 1 B 2 B
8.3
8.3.1 信噪比
信噪比和噪声系数
信噪比：衡量一个信号质量优劣的指标。它是在指定 频带内，同一端口信号功率 P 和噪声功率 P 的比值，即
s n
Ps S/N Pn
当用分贝表示信噪比时，有
P S/ N(d B ) 1 0lg s P n
信噪比越大，信号质量越好。
8.3
8.3.2 噪声系数
网络，必须使放大器的输入电阻 R i 与信号源内阻 R s 相匹
配，也即应使 Ri R s 。
V s2 因而额定输入信号功率为 P si 4Rs
4 k T RB s 额定输入噪声功率 P k T B n i 4 R 4 R s s
2 n
8.3.2
由上两式知，不管信号源内阻如何，它产生的额定 噪声功率是相同的，其大小只与电阻所处的环境温度T和
N
F
越大。 （3）线性网络的功率增益 G p 越大，噪声系数
专题讲解：信噪比和噪声系数
Psi Pso
Pni Pno
或用dB表示为
(NF )dB
10 lg
Psi Pso
Pni Pno
噪声系数通常只适用线性网络，因为非线性电路会产
生信号和噪声的频率变换，噪声系数不能反映系统的附
加噪声性能。
若设线性网络的功率增益
Gp
Po Pi
则噪声系数可以改写为
NF
Psi Pso
Pni Psi Pno Pno Pno Pso Pni Gp Pni
1 GpkTeB GpkTo B
1 Te To
8.3.2
所以，等效噪声温度为
Te (NF 1)To
式中，To 是标准温度，在一般情况下，可以认为To＝290K。 当 Te＝0时（网络内部无噪声），NF＝l，NF (dB)＝0dB
当 Te＝290K。（内部噪声等于外部噪声）时，NF＝2，
NF (dB)＝3dB。
小的管子（可由手册查得，但NF 必须是高频工作时 的数值）。除采用晶体管外，目前还广泛采用场效应管
做放大器和混频器，因为场效应管的噪声电平低，尤其
是最近发展起来的砷化镓金属半导体场效应管
（MESFET），它的噪声系数可低到0.5～ldB。
在电路中，还必须谨慎地选用其他能引起噪声的电 路元件，其中最主要的是电阻元件。宜选用结构精细的 金属膜电阻。
故 Pno 可表示为 Pno GpH1GpH 2kTB GpH 2Pano1 Pano2
由式 NF
Pno kTBGpH
1 Pano kTBGpH
可求得第一级、第二级
网络的内部噪声 Pano1和Pano2 为
Pano1 (NF1 1)GpH1kTB
Pano2 (NF 2 1)GpH 2kTB
噪声系数的计算公式单位
噪声系数的计算公式单位噪声系数是衡量信号中噪声程度的一个重要参数，它通常用来描述信号中噪声的强度和频谱特性。
在实际工程中，我们经常需要对信号的噪声系数进行计算和分析，以便更好地理解信号的质量和性能。
本文将介绍噪声系数的计算公式及其单位，希望能对读者有所帮助。
噪声系数的计算公式。
噪声系数通常用来描述信号中噪声的功率与信号的功率之比。
在电子工程中，噪声系数常常用来衡量放大器的噪声性能，它可以用来评估放大器对输入信号的失真程度。
噪声系数的计算公式如下：噪声系数 = (输出信号的信噪比输入信号的信噪比) / 输入信号的信噪比。
其中，信噪比是指信号的功率与噪声功率之比，通常用分贝（dB）来表示。
在实际计算中，我们通常会先将信噪比转换为线性值，然后再进行计算。
噪声系数的计算公式可以帮助我们更好地理解放大器的噪声性能，以及信号中噪声的强度和频谱特性。
噪声系数的单位。
噪声系数的单位通常是分贝（dB），它是一种无量纲单位，用来表示两个功率之比的对数。
在电子工程中，我们经常使用分贝来描述信号的功率和噪声的功率之比，以便更好地理解信号的质量和性能。
噪声系数的单位为分贝，可以帮助我们更直观地理解信号中噪声的强度和频谱特性。
除了分贝，噪声系数的单位还可以用线性值来表示。
在实际计算中，我们通常会将信噪比转换为线性值，然后再进行计算。
线性值是一种常用的功率单位，它可以帮助我们更直观地理解信号的功率和噪声的功率之比。
噪声系数的单位可以是分贝或线性值，这取决于具体的计算和分析需求。
总结。
本文介绍了噪声系数的计算公式及其单位。
噪声系数是衡量信号中噪声程度的一个重要参数，它通常用来描述信号中噪声的强度和频谱特性。
噪声系数的计算公式可以帮助我们更好地理解放大器的噪声性能，以及信号中噪声的强度和频谱特性。
噪声系数的单位为分贝或线性值，这取决于具体的计算和分析需求。
希望本文能对读者有所帮助，谢谢阅读！。
adc的nf噪底和噪声系数转换
adc的nf噪底和噪声系数转换
在ADC（模数转换器）中，噪声系数（NF）和信噪比（SNR）是可以互换的，这是因为在一定的条件下，它们之间的关系是反比的。
噪声系数（NF）是衡量ADC性能的重要参数，它表示输入信号与输出信号之间的噪声比值。
一般来说，噪声系数越小，表示ADC的噪声性能越好，
也就是说，输出的信号更加纯净。
信噪比（SNR）也是衡量ADC性能的重要参数，它表示输出信号与噪声的
比值。
一般来说，信噪比越高，表示输出的信号更加清晰，噪声的影响越小。
因此，如果一个ADC的噪声系数为3dB，那么它的信噪比就应该是10倍
的关系，即30dB。
在这种情况下，噪声系数和信噪比是可以互换的，它们
都反映了ADC的噪声性能。
需要注意的是，在实际应用中，噪声系数和信噪比并不是完全等价的，因为它们衡量的角度不同。
噪声系数是从输入信号的角度来衡量噪声的影响，而信噪比则是从输出信号的角度来衡量噪声的影响。
因此，在选择ADC时，
需要根据实际需求来考虑这两个参数。
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① 信号源内阻Rs产生的噪声经过两级放大后在输出端
的噪声额定功率 GpH1GpH 2kTB ；
②第一级网络内部噪声Pano1经第二级放大后在输出端
的噪声额定功率GPH 2Pano1 ；
8.3.2
N F 1g2
Pno GpH 1g2 Pni
Pno GpH1g2kTni B
③第二级网络的内部噪声输出端的噪声额定功率 Pano2
故 Pno 可表示为 Pno GpH1GpH 2kTB GpH 2Pano1 Pano2
由式 NF
Pno kTBGpH
1 Pano kTBGpH
可求得第一级、第二级
网络的内部噪声 Pano1和Pano2 为
Pano1 (NF1 1)GpH1kTB
Pano2 (NF 2 1)GpH 2kTB
为了更清楚地了解网络产生的噪声，对信噪比的影 响，噪声系数又可表示为
NF
Pano Gp Pni Gp Pni
1 Pano Gp Pni
由上式可以得出下述结论：
（1）当线性网络本身不产生噪声，即 Pano 0时，
NF 1，故为无噪声的理性网络。
（2）线性网络本身产生的噪声 Pano越大，噪声系数
线件四端网络如图 8.3.1所示，图中 Rs是信号源内阻，
s是信号源电压，n是信号源内阻 Rs的等效噪声源电压；
RL 是负载。
8.3.2
设输入端的信号功率为Psi ，由信号源内阻产生的
噪声功率为 Pni ，而网络的输出端负载上所得到的信号
功率和噪声功率分别为Pso 、Pno，噪声系数定义为
NF
输入信噪比 输出信噪比
根据定义，级联网络的总噪声系数
N
为
F
N F 1g2
Pno GpH 1g2 Pni
Pno
GpH1g2kTni B
8.3.2
N F 1g2
Pno GpH 1g2 Pni
Pno
GpH1g2kTni B
式中，Pno 是级联四端网络总输出的额定噪声功率。
GpH1g2 GpH1GpH 2 是级联网络总的额定功率增益。Pno由三部
8.3.3
五、选用合适的放大电路 共发一共基级联的放大器、共源 一共栅级联的 放大器都是优良的高稳定和低噪声电路。 六、热噪声
热噪声是内部噪声的主要来源之一，所以降低放 大器、特别是接收机前端主要器件的工作温度，对减 小噪声系数是有意义的。对灵敏度要求特别高的设备 来说，降低噪声温度是一个重要措施。
Pno Pno Pni Gp Pni
式中，Gp Pni为信号源内阻R s产生的噪声经过线性网络后
在输出端产生的噪声功率； 8.3.2
而线性网络输出端的总噪声功率 Pno 应等于Gp Pni
和线性网络本身的噪声在输出端产生的噪声功率 Pano
之和，即
Pno Gp Pni Pano
显然，Pno Gp Pni，故线性网络的噪声系数 NF总是大于1。
8.3.2
三、等效噪声温度Te 噪声温度的定义是：
把网络的内部噪声折算到其输入端时，使噪声源电
阻所升高的温度称为等效噪声温度Te 。 由于噪声源在网络输出端的额定噪声功率为
PniGpH kTo BGpH
内部噪声在网络输出端的额定功率为 GpH kTeB。
所以网络的噪声系数NF 可表示为
NF
1 Pano PniGpH
Psi Pso
Pni Pno
或用dB表示为
(NF )dB
10 lg
Psi Pso
Pni Pno
噪声系数通常只适用线性网络，因为非线性电路会产
生信号和噪声的频率变换，噪声系数不能反映系统的附
加噪声性能。
若设线性网络的功率增益
Gp
Po Pi
则噪声系数可以改写为
NF
Psi Pso
Pni Psi Pno Pso
8.3 信噪比和噪声系数
8.3.1 信噪比
信噪比：衡量一个信号质量优劣的指标。它是在指定
频带内，同一端口信号功率 Ps 和噪声功率 Pn的比值，即
S / N Ps Pn
当用分贝表示信噪比时，有
S / N (dB) 10 lg Ps Pn
信噪比越大，信号质量越好。 8.3
8.3.2 噪声系数
一、噪声系数 噪声系数定义：线性四端网络输入端的信噪比与 输出端的信噪比之比值。
网络，必须使放大器的输入电阻 Ri与信号源内阻 Rs 相匹
配，也即应使 Ri Rs。
因而额定输入信号功率为
Psi
Vs2 4Rs
额定输入噪声功率
Pni
n2
4Rs
4kTRs B 4Rs
kTB
8.3.2
由上两式知，不管信号源内阻如何，它产生的额定 噪声功率是相同的，其大小只与电阻所处的环境温度T和 系统带宽B有关。
8.3.3
小的管子（可由手册查得，但 NF 必须是高频工作时 的数值）。除采用晶体管外，目前还广泛采用场效应管
做放大器和混频器，因为场效应管的噪声电平低，尤其
是最近发展起来的砷化镓金属半导体场效应管
（MESFET），它的噪声系数可低到0.5～ldB。
在电路中，还必须谨慎地选用其他能引起噪声的电 路元件，其中最主要的是电阻元件。宜选用结构精细的 金属膜电阻。
8.3.2
所以
N F 1g2
NF1
NF2 1 G pH 1
对于三级电路组成的级联网络，
可将前两级看做第一级，后面一级看做第二级，则可得到
NF1g2g3为
N F 1g2g3
N F 1g2
NF3 1 G pH 1g2
NF1
NF2 1 GpH1
NF3 1 G G pH1 pH 2
同理，对n级电路组成的网络，总的噪声系数为
8.3.2
8.3.3 减小噪声系数的措施
根据上面讨论的结果，可提出如下减小噪 声系数的措施：
一、选用低噪声元、器件
在放大或其它电路中，电子器件的内部噪声起着重 要作用。因此，改进电子器件的噪声性能和选用低噪声 的电子器件，就能大大降低电路的噪声系数。
对晶体管而言，应选用 rb（rbb）和噪声系数 NF
1 GpkTeB 1 Te
GpkTo B
To
8.3.2
ห้องสมุดไป่ตู้
所以，等效噪声温度为
Te (NF 1)To
式中，To 是标准温度，在一般情况下，可以认为 To＝290K。 当 Te＝0时（网络内部无噪声），NF＝l，NF (dB)＝0dB
当 Te＝290K。（内部噪声等于外部噪声）时，NF＝2，
NF (dB)＝3dB。
NF 越大。
（3）线性网络的功率增益 Gp 越大，噪声系数 NF 越小。
这说明为了降低网络的噪声系数应设法增大线性网 络的功率增益。
8.3.2
为了计算和测量的方便，噪声系数也可以用额定功 率（Rated Power）和额定功率增益的关系来定义。
所谓的额定功率是指信号源所能输出的最大功率。
为了使信号源有最大输出功率，对于图8.3.2所示的
而信号源额定功率却随着内阻 Rs 的增加而减小，这也
是为什么接收机采用低内阻天线的原因。
放大器的额定功率增益是指放大器（或线性网络）
的输入端和输出端分别匹配（ Ri Rs、Ro RL）时的功
率增益，即
G pH
Pso Psi
线性网络输出端的总噪声额定功率 Pno同样应等于 GpH Pni
和线性网络本身的噪声在输出端产生的额定噪声功率 Pano
之和，即 Pno GpH Pni Pano ，所以噪声系数可以表示为
NF
Psi Pso Pni
Pno
Pno PniGpH
GpH Pni Pano PniGpH
1 Pano PniGpH
将额定输入噪声功率式代入可得
NF
Pno kTBGpH
1 Pano kTBGpH
8.3.2
二、多级放大电路的噪声 假如，有两个四端网络级联，如图8.3.3所示。它们 的噪声系数、额定功率增益、噪声带宽分别为 NF1、NF 2、GpH1 ，GpH 2 ，B1 、B2 ，并且 B1 B2 B 。
三、选择合适的信号源内RS阻
信号源内阻
RS变化时，也影响
N
的大小。当
F
RS
某一最佳值时，RS可达到最小。
四、选择合适的工作带宽
根据上面的讨论，噪声电压都与通带宽度有关。 接收机或放大器的带宽增大时，接收机或放大器的各 种内部噪声也增大。因此，必须严格选择接收机或放 大器的带宽，使之既不过窄，以能满足信号通过时对 失真的要求，又不致过宽，以免信噪比下降。
8.3.3
二、正确选择晶体管放大级的静态工作点
图8.3.4可看出，对于不同的信号源内阻RS ，最佳的 IEQ 值也不同。
当然，N F
还分别与晶体 管的VCBQ 和VCEQ
有关。但通常VCBQ
图8.3.4 晶体管的NF 与 IEQ 的关系曲线
和VCEQ对 NF的影响不大。电压低时，NF 略有下降。
8.3.3
NF1g2L n
NF1
NF2 1 GpH1
NF3 1 GpH1GpH 2
L
NFn 1
GpH1GpH 2 L GpHn
8.3.2
由以上公式可得出如下结论： 若各级噪声系数小而额定功率增益大，级联电路的 总噪声系数 NF 小。但是各级噪声对 NF 的影响是不同的， 越是靠近前面几级的噪声系数和额定功率增益对总的噪 声系数影响越大。因此级联电路中最主要的是前面的第 一、二级，最关键的是由第一级放大器的噪声系数 NF1 和额定功率增益 GpH1所决定。