這種內部產生的不可避免噪聲有許多來源，包括熵、器件和材料的物理現象、電子的隨機運動以及各種缺陷，這些來源可以證明噪聲產生的一些原因。

 

噪聲因子和噪聲係數

 

噪聲因子(F) 的量化定義很簡單：它是輸入信噪比 (SNR) 與輸出SNR 的比值：

 

噪聲因子(F) = (輸入信號/輸入噪聲)/(輸出信號/輸出噪聲)

 

即使是諸如電阻器dengwuyuanfeizengyiqijian
，yejuyouzaoshengyinzi，qidingyiweitongguoshijidianzuchanshengdezaoshengyulixiangdianzudejiandanrezaoshengdebizhi。weishixianbijiaobiaozhunhua
，zaoshengyinzizai290K的標準溫度下進行測量，選擇這一溫度值主要是依據哈拉爾·弗裏斯 (Harald Friis) 於20世紀30年代在貝爾電話實驗室開展的開創性研究結果。比較所用的標準噪聲源具有KT噪聲級，其中K是指玻爾茲曼常數 (1.38 × 10-23J/K)。

 

那麼
，如何得到噪聲係數(NF) 呢？

 

其實關係很簡單：NF(單位：dB) = 10 × log (F)。

 

為什麼既有噪聲因子(F)
，又有噪聲係數(NF)呢
？這取決於所進行的信號路徑分析類型。對於某些類型的分析，F更有用，而對於另一些分析，NF可以簡化公式。

 

不過，隨後還會介紹一個“噪聲”參數：噪聲溫度。噪聲怎麼會有溫度呢
？為什麼要將噪聲與溫度聯係起來呢？

 

不一樣的“噪聲溫度”

 

原因如下：噪聲溫度是表征噪聲幅度和相關信噪比變化的另一種方法。噪聲溫度用於射頻鏈路，特別是那些與射電天文學相關的鏈路

、麵向太空的鏈路以及其他非地麵係統。

 

首先從噪聲溫度(NT) 的定義入手：

 

NT=290 × (F-1) [“290”是指上文提到的標準參考溫度]

 

介紹到這裏，噪聲溫度似乎隻是量化噪聲的另一種方式，但其實它還有更多作用。噪聲溫度是一個理論上的“抽象”指標
，其給出的等效溫度可以產生所見的同等大小的噪聲功率。請記住
，這種等效噪聲溫度（通常用TEQ表示），並不代表您用溫度計測量放大器所得出的實際溫度。

 

那麼
，為什麼還要使用噪聲溫度和TEQne？tongyang
，duiyumouxieleixingdefenxi，zaoshengwendukeyijianhuaxinhaoliandepingguyijixiangguangongshi
，bingqiehaikeyitigongyigefeichangyouyongdezhibiao，yongyudingyibutaiyouxingdelaiyuandezaosheng
，rumimanzaitiankongzhongdezaosheng（是的，天空也是一種噪聲源）。

 

在無線鏈路中，等效輸入噪聲溫度TEQ等於兩個噪聲溫度之和：天線輸出端的噪聲溫度 TANT和接收器電路的係統噪聲溫度TSYS：

 

TEQ= TANT + TSYS

 

您可線性添加各個階段的噪聲溫度，以表征信號鏈中任何點的噪聲（圖1）。

 

圖1：以天線或其他來源的等效噪聲溫度為起點

，累加各階段的噪聲溫度可確定係統中各點的噪聲。（圖片來源：新澤西理工學院）

 

在數百兆赫 (MHz) 和數十吉赫 (GHz) 頻率下工作的無線電、雷lei達da和he以yi空kong間jian為wei中zhong心xin的de射she頻pin係xi統tong中zhong

，由you於yu可ke以yi很hen容rong易yi地di過guo濾lv和he衰shuai減jian低di頻pin噪zao聲sheng
，因yin此ci低di頻pin噪zao聲sheng不bu是shi問wen題ti。相xiang反fan，噪zao聲sheng的de主zhu要yao來lai源yuan是shi背bei景jing輻fu射she噪zao聲sheng以yi及ji內nei部bu產chan生sheng的de噪zao聲sheng。因yin此ci，任ren何he分fen析xi都dou必bi須xu包bao含han這zhe兩liang項xiang噪zao聲sheng源yuan。如ru果guo天tian線xian指zhi向xiang天tian空kong
，則ze噪zao聲sheng源yuan的de等deng效xiao輸shu入ru噪zao聲sheng溫wen度du(TEQ) 取決於太陽的相對位置及其各種周期（請參見JPL/NASA論文 "Solar Brightness Temperature and Corresponding Antenna Noise Temperature at Microwave Frequencies"）。

噪聲溫度的用途

 

阿諾·彭齊亞斯 (Arno Penzias) 和羅伯特·威爾遜 (Robert Wilson) 通過研究這種“天空噪聲”發現了“宇宙微波背景輻射”(CMBR) 及其明顯意義（並因這一發現獲得諾貝爾獎）；（請參見“宇宙微波背景”）。他們的接收器是一個巨大的喇叭天線
，而無論天線方向為何

，接收器記錄到的天線溫度均超過4.2K，這一溫度幾乎均勻地彌漫在太空中（圖2）。雖然他們無法通過任何電路和係統噪聲分析來解釋這一現象，但最終通過分析證明，這一現象很可能是代表“大爆炸”遺留下來的熱量殘餘物

，是黑體輻射這一著名物理現象的體現。

 

圖2：2013年歐洲航天局的普朗克衛星拍攝到的宇宙微波背景輻射圖，該圖顯示了天空中的微小變化。（圖片來源：ESA/Planck Collaboration，通過Space.com網站）

 

不bu過guo
，切qie勿wu因yin噪zao聲sheng溫wen度du這zhe種zhong貌mao似si抽chou象xiang的de用yong途tu而er對dui其qi失shi去qu興xing趣qu，因yin為wei作zuo為wei一yi種zhong與yu噪zao聲sheng相xiang關guan的de指zhi標biao，等deng效xiao噪zao聲sheng溫wen度du除chu了le可ke以yi進jin行xing宇yu宙zhou和he太tai空kong相xiang關guan的de分fen析xi之zhi外wai
，其qi原yuan理li還hai具ju有you實shi際ji的de務wu實shi用yong途tu（不管從字麵還是象征意義上講）。例li如ru
，天tian線xian噪zao聲sheng溫wen度du可ke以yi表biao示shi理li想xiang無wu噪zao聲sheng接jie收shou器qi輸shu入ru端duan的de假jia想xiang電dian阻zu器qi的de溫wen度du，該gai接jie收shou器qi每mei單dan位wei帶dai寬kuan產chan生sheng的de輸shu出chu噪zao聲sheng功gong率lv與yu指zhi定ding頻pin率lv下xia天tian線xian輸shu出chu端duan產chan生sheng的de噪zao聲sheng功gong率lv相xiang同tong。

 

當然，噪聲幾乎是所有係統（無論是有線係統還是無線係統）都麵臨的主要問題和挑戰。此外
，我們還有很多能夠而且應該討論的地方，例如帶寬及其對噪聲功率的影響等。噪聲因子
、噪聲係數和噪聲溫度都是測量噪聲的有效方法，您可以輕鬆地將一個標度的讀數轉換為另一個。要使用“正確”的參數取決於所進行的分析以及所需答案的類型。

 

關於作者

 

 

Bill Schweber是一名電子工程師，撰寫了三本關於電子通信係統的教科書
，以及數百篇技術文章
、意見專欄和產品特性說明。他擔任過EETimes的多個特定主題網站的技術管理員

，以及EDN的執行編輯和模擬技術編輯。

 

在Analog Devices, Inc.（模擬和混合信號IC的領先供應商）工作期間，Bill從事營銷傳播（公共關係），對技術公關職能的兩個方麵均很熟悉
，即向媒體展示公司產品、業務事例並發布消息，同時接收此類信息。

 

擔任Analog營銷傳播職位之前
，Bill 在該公司頗受推崇的技術期刊擔任副主編，並且還在公司的產品營銷和應用工程部門工作過。在此之前，Bill曾在Instron Corp. 工作，從事材料測試機器控製的實際模擬和電源電路設計及係統集成。

 

他擁有電氣工程碩士學位（馬薩諸塞州立大學）和電氣工程學士學位（哥倫比亞大學），是注冊專業工程師，並持有高級業餘無線電許可證。Bill還規劃、撰寫並講授了關於各種工程主題的在線課程，包括MOSFET基礎知識、ADC選擇和驅動LED。

 

來源：得捷電子DigiKey  作者：Bill Schweber