什么是噪声?

所有的材料都会在与材料的物理温度成比例的功率水平上产生噪声。噪声是由材料中导电电子和空穴的随机振动产生的。这种噪声通常被称为热噪声。热噪声为白色,具有高斯振幅分布。

白噪声

就像白光包括所有颜色的功率一样,其功率均匀分布在所有射频和微波频率上的噪声被称为白色。白噪声的功率谱密度在频率上是恒定的,这意味着噪声功率与带宽成正比。因此,如果测量带宽增加一倍,检测到的噪声功率将增加一倍(增加3 dB)。热白噪声功率定义为: N=kTB,其中N为热噪声源输出处可用的噪声功率,k = 1.380 x 10-23 J/K为玻尔兹曼常数,T为温度,B为噪声带宽。

 
高斯噪声
 
热噪声也具有高斯振幅分布,有时被称为高斯白噪声。请注意,高斯噪声不必是白噪声,白噪声也不必是高斯噪声。本目录中的所有产品都会产生高斯白噪声。
 
噪声水平可以以dBm/Hz、V/√Hz或超噪比(ENR)为单位来表示。
表1包含了这些单位之间的转换公式。
 
 
内置测试应用程序
一种能产生白噪声的噪声源本质上是一种廉价的宽带信号发生器,其功率密度输出与频率相比非常平坦(恒定)。噪声源几乎对温度和电源电压的变化几乎不敏感。因此,噪声源被用于内置测试(BIT)、故障隔离测试(FIT),以及通信和雷达预警系统中的校准,以确保链路的可靠性和性能。
 
接收机增益、噪声图、相位跟踪和带宽都可以使用内置的噪声源进行测量。它们也可用于对齐I和Q或多通道接收器的增益和相位平衡,以及高速A/D转换器的量化误差的随机化。使用噪声源比大多数其他信号源都要快,因为它能同时产生所有的频率
 
噪声系数是衡量接收系统产生的附加噪声的一个重要指标。通常希望保持尽可能低的噪声数字,以便使发射机的有效各向同性辐射功率(EIRP)能够最小化。降低噪声数通常比增加发射机功率更便宜。
 
噪声系数的定义为:
NF (in dB) = ENR-10log(Y-1)
where: Y=Pon/Poff.
Pon和Poff是来自DUT的瓦特输出,而噪声源分别是偏置和关闭的。对于与290 K相差很大的环境温度,应在上述等式的右侧添加一个修正因子(10logA),“a”定义为:
A = 1 - [(TC /290)-1] x [Y/10 (ENR/10) ]
 
该校正只有在测量低噪声数据时才显著,而且在大多数情况下,为了简化测量,可以忽略它。第二级效应(前置放大器和分析器噪声图)可使用以下公式进行修正:
 
Factual =Fmeasured -[(F1-1)/Ga]-[(F2-1)/ (Ga x G1)]
NF (in dB) = 10log(Factual )
where:
Ga = ————————
Factual = the actual noise factor of the DUT
(not in dB)
Fmeasured = the measured noise factor (not in dB)
F1 = the noise factor of the next stage (not in dB)
G1 = the available gain of the next stage
(not in dB)
Ga = the available gain of the DUT (not in dB)
B = noise bandwidth of the measurement system
Th = 290 x [1+10(ENR/10)] in degrees K
Tc = room temperature in degrees K
 
 
只有当一级的输出噪声与下一级的输出噪声在16 dB以内时,才需要计算第二阶段的校正。即:
Ga (dB) + NFmeasured (dB) - 16 < NFnext-stage (dB)
 
DUT、噪声源和前置放大器之间的阻抗不匹配导致测量波动,因此在使用匹配良好的Noise Com的噪声源时提高了测量精度。
 
 

噪声基础知识