噪声系数，我们非常熟悉的一个参数

什么是噪声系数？

说到噪声系数，有这样两种定义。

一种呢，即是输入信噪比比上输出信噪比。

物理意义就是，噪声系数表征的是一个系统对信号信噪比的恶化情况。

另一种呢，就是指实际输出的噪声与假设系统是无噪声时的系统输出噪声。

有点拗口啊。

白话一点，就是说，噪声进入系统，然后得到系统输出端的噪声。

然后假设系统是无噪声，得到系统输出端的噪声。

而噪声系数，就是这两个噪声值的比值。

这两种定义，其实是等价的。

噪声系数，通常以dB值来表示。

为什么要用噪声系数？

噪声系数这一指标，只有在输入是小信号的时候，才会被考量到。

通过噪声系数，可以计算出接收机的灵敏度，即接收机能接收到的最小信号。

SNRout一般根据基带解调门限获得，而Nin为-174dBm/Hz。

需要注意的是，在灵敏度的计算中，并没有涉及到器件的增益。

也就是说，噪声系数有这样一个好处，可以让我们比较两个接收机的灵敏度好坏时，不需要知道接收机内部的具体结构。

就是说，甭管接收机里面是个什么架构，只要给出一个噪声系数，就可以评估灵敏度。

噪声系数小，那灵敏度就高；噪声系数大，那灵敏度就低。

怎么测试噪声系数呢？

一种呢，使用噪声仪。

使用噪声仪，是测量噪声系数最直接的方法，而且操作简单。在大多数情况下，它是最准确的。

噪声仪本质上也是基于Y因子法。

当然，使用噪声仪，也有一些不好的点。

比如说，频率范围没那么宽；当测量比较大的噪声(比如大于10dB)时，没那么准确；而且噪声仪很贵，关键是用途太单一，除了测噪声，也没法用作其他。

作为一个曾经的低噪放设计人员，你会发现，用频谱仪，你需要和别人协商，用矢网，你需要和别人协商，而噪声仪，大概率上是随到随用。

另一种呢，是使用频谱仪，即增益法。

增益法的本质，是基于噪声系数的定义。

对定义中的公式，稍稍做些改动，如下图所示。

如上图所示，如果要用增益法来测试噪声系数的话，需要先测试出待测件的增益。

这个很好实现，要么用矢网，要么用信号源+频谱仪。

然后，输入端加上50ohm的匹配负载，同时频谱仪要做如下设置:

将频谱仪的衰减器值设置为0dB，以减小频谱仪本身的噪声对待测件噪声的影响

把detector 设置为RMS detector

打开trace average

这种方法呢，频率范围可以很宽，只要频谱仪支持的频率范围，那就是噪声系数的可测试范围。

这种方法的主要限制，来源于频谱仪的底噪。

假设待测件的增益为20dB，噪声系数为6dB，那么输出的噪声，为-148dBm/Hz，这就要求频谱仪的底噪要足够的低。

所以，增益法，适合高增益，高噪声系数器件的测试。

还有一种，就是噪声源+频谱仪，基于Y因子法。

这里，我就不展开了，具体文献[3]，官方文档，非常赞。

参考文献：

[1]https://www.keysight.com/blogs/tech/rfmw/2019/10/23/the-four-ws-of-noise-figure

[2]https://www.analog.com/en/technical-articles/noise-figure-measurement-methods-and-formulas--maxim-integrated.html

[3]https://scdn.rohde-schwarz.com/ur/pws/dl_downloads/dl_application/application_notes/1ma178/1MA178_5e_NoiseFigure.pdf