噪声系数(NF) 的概念定义、NF 大小的含义
时间: 2023-05-25 08:06:01 浏览: 282
噪声系数(Noise Figure,NF)指放大器的噪声功率与输入信号噪声功率之比的对数,通常用分贝(dB)表示。NF表示信号在通过放大器后,输出信号中新增的噪声功率相对于原有的噪声功率的增加量。
噪声系数越小,表示放大器对信号的干扰越小,对信号的保真度和清晰度越好;反之,噪声系数越大,说明信号在经过放大器之后噪声干扰也会相应增加,会影响信号的清晰度和保真度。
一般来说,噪声系数越小越好,典型值如下:
- 低噪声放大器:NF < 2 dB
- 射频放大器:NF < 5 dB
- 广播接收机:NF < 10 dB
- 普通电视机:NF < 15 dB
- 扩大器:NF < 20 dB
相关问题
matlab计算噪声系数
噪声系数是指在电路中,电路本身产生噪声的大小与输入信号产生噪声的大小的比值。在MATLAB中,可以使用以下代码计算噪声系数:
```matlab
% 定义输入信号功率
Pin = 1;
% 定义输出信号功率
Pout = 0.8;
% 定义噪声功率
Pn = 0.2;
% 计算噪声系数
NF = 10*log10(Pn/(Pout-Pin));
```
其中,Pin表示输入信号的功率,Pout表示输出信号的功率,Pn表示噪声的功率,NF表示噪声系数。计算结果为NF的单位为dB。
设射频接收机链路,其工作带宽为1MHz。该链路由理想状态隔离器、带通滤波器、低噪声放大器、混频器、低通滤波器、驱动放大器构成。ISO IL=0.5dB, BPF IL=1.5dB, LNA NF=1.5dB G=19dB P-1dB=15Bm(OUT), MIXER CL=7dB P-1dB=2Bm(OUT) ,LPF IL=2dB 、DPA NF=5dB G=20dB P-1dB=15Bm(OUT),试计算:该接收机的噪声系数(NF)、增益(G)、1dB输入压缩点(P-1dB)、最小可检测信号功率(MDS)、灵敏度(Sensitivity、信噪比要求按3dB计算)、动态范围(DR),直接列出式子得出答案
根据题意,可以列出以下式子:
1. 噪声系数(NF):
$$
NF = NF_{LNA} + \frac{NF_{MIX} - 1}{G_{LNA}} + \frac{NF_{DPA} - 1}{G_{LNA} G_{MIX}}
$$
其中,$NF_{LNA}$、$NF_{MIX}$ 和 $NF_{DPA}$ 分别为低噪声放大器、混频器和驱动放大器的噪声系数,$G_{LNA}$ 和 $G_{MIX}$ 分别为低噪声放大器和混频器的增益。
代入数据得:
$$
NF = 1.5 + \frac{1.5-1}{19} + \frac{5-1}{19 \times 10} \approx 2.1\text{dB}
$$
2. 增益(G):
$$
G = G_{LNA} + G_{MIX} - IL_{BPF} - IL_{LPF} - IL_{ISO}
$$
其中,$IL_{BPF}$、$IL_{LPF}$ 和 $IL_{ISO}$ 分别为带通滤波器、低通滤波器和理想状态隔离器的插入损耗。
代入数据得:
$$
G = 19 + 20 - 1.5 - 2 - 0.5 \approx 35\text{dB}
$$
3. 1dB输入压缩点(P-1dB):
对于低噪声放大器,$P-1dB$ 指的是输出功率,因此需要先将输入功率转换为输出功率。根据定义,输入功率和输出功率之间的关系为:
$$
P_{out} = P_{in} + G_{LNA}
$$
因此,低噪声放大器的 $P-1dB$ 为:
$$
P_{out, LNA} = 15\text{dBm} + 19\text{dB} = 34\text{dBm}
$$
对于混频器,$P-1dB$ 指的是输入功率,因此:
$$
P_{in, MIX} = 2\text{dBm}
$$
4. 最小可检测信号功率(MDS):
根据定义,最小可检测信号功率为:
$$
MDS = -174\text{dBm/Hz} + NF + 10\log_{10}(B) + SNR_{req}
$$
其中,$B$ 为工作带宽,$SNR_{req}$ 为所需的信噪比。
代入数据得:
$$
MDS = -174\text{dBm/Hz} + 2.1\text{dB} + 10\log_{10}(10^6\text{Hz}) + 3\text{dB} = -121.9\text{dBm}
$$
5. 灵敏度(Sensitivity):
根据定义,灵敏度为:
$$
Sensitivity = MDS + 10\log_{10}(R)
$$
其中,$R$ 为数据速率。
代入数据得:
$$
Sensitivity = -121.9\text{dBm} + 10\log_{10}(10^3\text{bps}) = -101.9\text{dBm}
$$
6. 动态范围(DR):
动态范围为 $P-1dB$ 和 MDS 之间的差值,即:
$$
DR = P-1dB - MDS
$$
代入数据得:
$$
DR = 34\text{dBm} - (-121.9\text{dBm}) = 155.9\text{dB}
$$