噪音系数

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噪声系数表征了一个信号经放大后，信噪比变坏的程度.它的定义为

其中 (Psi/Pni)为输入信号的信噪比；(Pso/Pno)为输入信号的信噪比。放大器不仅其放大其输入端的噪声，而且，放大器本身也存在噪声，所以其输出端的信噪比必然小于输入端信噪比，放大器本身噪声越大，它的输出端信噪比就越小于输入端信噪比，Nf就越大，所以在低噪声放大器的前级通常选用场效应管，或者低噪声晶体管。NF达到1时,表示信号的信噪比经过放大后没有变化.而信噪比则是表征信号和噪音的比值,一般用dB表示.晶体管或放大器中的噪音有多种因素引起。

晶体管的噪声来源有三种：⑴热噪声：由于载流子不规则的热运动，通过半导体管内的体电阻时而产生；⑵散粒噪声：通常所说的三极管中的电流只是一个平均值，实际上通过发射结注入基区的载流子数目，在各个瞬时都不相同，因而引起发射极电流或集电极电流有一无规则的流动，产生散粒噪声；⑶颤动噪声：晶体管产生颤动噪声的原因现在还不十分清楚，但被设想为载流子在晶体表面的产生和复合所引起，因此与半导体材料本身及工艺水平有关。而场效应管的噪声只产生于载流子的运动，所以场效应管的NF比双极晶体管的要小。晶体管的发射极理想因子、发射极电阻、内部BC结电容、外部BC结电容和其它寄生元素对器件噪声性能的影响。

在中频带以上主要是热噪音和散粒效应噪音,它随频率的增加而升高.但是,可选用减少发射极电流,适当选用信号源的电阻值以及改善电路条件等方法来减少噪音.晶体管低频段噪声主要由1/f 噪声所组成.1/ 噪声是约翰逊于1925年在电子管板极电流中首先发现的,这种噪声的特点是:其功率谱密度大致与频率成反比。

放大器的噪声水平取决于晶体管的性能、放大器频宽、输入阻抗和环境因素，而频率范围越宽噪音水平就越高。低噪声放大器中的噪声主要包括沟道电流噪声、感应栅电流噪声和栅电阻噪声。其中，沟道电流噪声是载流子和热振动原子的随机碰撞引起的.另外一个噪声源是栅电阻噪声，通过多指状栅的结构缩减栅电阻的方法可以减小它。栅电流噪声则是由于沟道载流子的扰动经由栅电容耦合到栅极形成的。

放大器的噪声还和工作点有关.不同的放大器有不同的噪声源和噪声系数.典型的低噪声放大器(LNA)具有1dB的噪声系数，这意味着由放大器产生的噪声约为50Ω电阻产生噪声的26%。

在典型的接收机中，接收到的信号在-100dBm (2µV)的数量级，而在1MHz带宽内50Ω电阻产生的热噪声约为-114dBm。可以看出信噪比(SNR)非常低。放大器中的噪声会进一步降低SNR。因此，RF接收机前端的噪声系数必需维持最小。

噪声系数的测量方法随应用的不同而不同。一些应用具有高增益和低噪声系数(低噪声放大器(LNA)在高增益模式下)，一些具有低增益和高噪声系数(混频器和LNA在低增益模式下)，而另一些具有非常高的增益和宽范围的噪声系数(接收机系统)。因此测量方法必须仔细选择。主要的测量方法有噪声系数测试仪法、增益法和Y系数法。