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TEQ呢ne？同tong樣yang，對dui於yu某mou些xie類lei型xing的de分fen析xi
，噪zao聲sheng溫wen度du可ke以yi簡jian化hua信xin號hao鏈lian的de評ping估gu以yi及ji相xiang關guan公gong式shi，並bing且qie還hai可ke以yi提ti供gong一yi個ge非fei常chang有you用yong的de指zhi標biao
，用yong於yu定ding義yi不bu太tai有you形xing的de來lai源yuan的de噪zao聲sheng，如ru彌mi漫man在zai天tian空kong中zhong的de噪zao聲sheng（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