有损电路的噪声系数.docxVIP

浅析简单射频电路的噪声系数040910330 荆文强摘要：介绍分析在某一个简单的射频电路中的噪声系数，以及噪声系数的简单应用。关键词：射频电路 噪声系数 0、引言在许多模拟电路中，信噪比（SNR）定义为信号功率与总噪声功率之比，这是一个非常总要的参数，而在RF设计中，即使最后的目标是最大化接收到和检测到的信号的SNR，为了计算的方便，许多前端接收端的模块选择用在噪声系数来描述。本文将会分析在某一简单射频电路中的噪声系数的计算。1、噪声系数（noise figure）噪声系数有很多不同的定义方式，在本文中，采用：（1.1）其中，SNRin与SNRout是分别在输入和输出端测量的信噪比，单位为dB。噪声系数的另一种定义为：10lg NF。从物理意义上来分析（1.1）式，即噪声系数是信号通过一个系统后SNR变差了多少的度量。对于无噪声的系统，无论增益的大小，都有SNRin=SNRout，所以，一个无噪声系统的噪声系数恒等于1.在实际情况中，一个系统存在一定的噪声，因而NF1 。2、噪声系数的计算具体例子如下图1所示：VinVoutRsPZin图1噪声系数的计算设SNRin是输入信号功率和源电阻Rs产生的噪声的比，该噪声的模型为。如果从Vin到电路的输入端（节点P）的电压增益为α，那么在这个节点上，测得的SNR应为：SNRin=V2in/V2RS（2.1）设从节点P到Vout的电压增益为Av，则在输出端测得的SNR为：SNRout= =(2.2)其中Vn和InRs在取平方和前相加，以考虑他们的相关性，于是推出：NF= =1+(2.3)NF 一般是针对某一频率周围的1Hz带宽来说，从（2.3）式我们可以得出：NF=1+=(2.4)其中且Vn和In也是在相同频率的单位带宽下测量的。在传统的RF系统中，输入输出电阻一般都设计为50Ω。现考虑一个具体电路：图2电阻Rp噪声系数的计算其等效电路如下图3所示：图3 图2的等效电路如上图所示，总输出噪声电压为:=4kT(Rs||Rp),而增益A=,从而，NF=4kT(Rs||Rp)=1+Rs/Rp (2.5)所以，当Rp达到最大时，噪声系数最小。3、噪声系数的应用噪声一直围绕在我们的身边，它所带来的危害在通信领域显得尤为明显。噪声系数的定义和应用，为解决这一难题提供了一个明朗的方法。在实际应用中，从而产生了低噪声放大器等一系列为了降低噪声危害而衍生的仪器，这些仪器的出现，在很大的程度上，方便了我们的生活，充分为通信领域做贡献。4、总结由于放大器本身就有噪声，输出端的信噪比和输入端信噪比是不一样的，为此，使用噪声系数来衡量放大器本身的噪声水平。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。5、参考文献[1]BehzadRazavi著，余志平译，射频微电子[M]，北京：清华大学出版社，2006.4 .[2]S.A.Maas, Nonlinear Microwave Circuits, Norwood, MA：ArtechHouse,1998.[3]陈邦媛.射频通信电路（第二版）[M].北京：科学出版社，2006.7.