噪声温度

  Aaron ·  2010-08-05 20:13  ·  15270 次点击
表示噪声源(热源﹑噪声管﹑射电源﹑接收机系统或其他有源多端网络)所发出的噪声功率的量度。它等于一个电阻在与这个噪声源相同的带宽内﹐给出相同的功率时﹐所具有的绝对温度。按照尼奎斯特定理﹐噪声源的噪声温度与噪声功率P之间的关系为﹕
T=P/K·B
式中K为玻耳兹曼常数﹐B为频带宽度。对于接收机﹐可将内部噪声换算成相当于输入端引入的相应的噪声量﹐称为等效噪声温度T。它与接收机的噪声系数F的关系为﹕
T=T(F-1)。
T为环境温度﹔T和F都是常用的表达接收机噪声的方式。射电望远镜的系统噪声温度T的含义是﹐来自天线的噪声功率经过传输线损耗后﹐呈现在接收机输入处的噪声温度﹑传输线本身的噪声温度以及接收机等效输入噪声温度。
直接提取噪声温度参数的方法
本文基于二端口网络噪声理论和噪声关联矩阵给出了一种可以用于MOSFET′s的噪声温度参数(Td,Tg)的直接提取方法.该方法给出了噪声温度参数的显式表达式因而简洁易用,并从噪声温度参数的显式表达式分析了影响噪声温度提取精度的主要因素.同时由于此方法在参数提取时不依赖于源端阻抗的选择,理论上有助于提高参数提取的精度.本文方法得到的噪声温度参数和其他方法得到的结果有很好的一致性.
CATV系统噪声功率、噪声温度、噪声系数分类:有线技术
系统噪声功率、噪声温度、噪声系数
在有线电视网络系统中有一个重要的指标:载噪比(C/N),它是有线电视网络三大(CTB、CSO)评价指标之一,噪声是一种随机起伏的信号或电压,系统中的任何无源器件都会产生一恒定的噪声,我们称这种噪声为白噪声或叫热噪声。这种噪声的特点是在很宽的频带内其幅值都是平坦的。一般情况下我们用NP=K.T.P来描述白噪声的功率,式中NP表示白噪声功率,K是波尔滋曼常数,其值为K=1.38*10-23;B为带宽单位是HZ;T为绝对温度单位为K。
我国现行的PAL-D制电视信号标准射频带宽为5.75MHZ,即B=5.75*106,那么在常温下(22。C,即T=295K)那么其噪声功率是NP=1.38*10-23*295*5.75*106=2.24*10-14w,用DBm表示NPdbm=10lg{(2.34*10-14)*103}=-106.31dbm,用dbuv表示Npup=108.75-106.31=2.44dbup。
另外,描述噪声的另一个物理量是噪声温度,它是这样定义的,根据公式NP=K*T*B当带宽B为单位带宽时(B=1HZ)NP=K*T。从式可看出这时的噪声功率可以用等效噪声温度Te来进行描述,它的具体含义是:把一个相当的电阻加热,使其热噪声输出与该器件在所用频率上的噪声输出相等时,用此时的绝对温度表示的温度。也就是说设备的内部噪声NA可以看成是内阻r在温度为Te时所产生的噪声。可以认为噪声温度是噪声功率的另一种表示形式,如卫星天线的高频头就习惯用噪声温度来标注的。
上面我们所说的噪声功率要与有用信号相比较才有意义,如载噪比(C/N)或信噪比(S/N)。噪声功率输出大的设备其噪声特性不一定不好,这就是说噪声功率只能反映设备本身产生的噪声电平的大少,并不能反映出该设备对信号质量的影响,因此设备输出的载噪比不但与噪声功率有关还与输入信号的载噪比有关。为此我们引入了一个噪声系数的物理量,在图1中Ci/Ni是输入信号的载噪比,Co/No为输出信号的载噪比NA是设备所产生的噪声功率,KP是设备的增益显然有NO=KP*Ni+NA;Co=KP*Ci所以Co/No=KP*Ci/KP*Ni+NA=Ci/(Ni+NA/KP),从式中我们看出信号经过该设备后载噪比发生了变化,那么这个变化量我们就定义为这个设备的噪声系数。
下面用有线电视频道处理器为例说明噪声系数的定义。现假设频道处理器的增益G=1000(30bd),温度为T=290K,输入信号为多元八木天线,该频道处理器的噪声温度为2000K。为此,输入的信号噪声功率是Ni=K*T*B,频道处理器的输出噪声功率是No=G*K*T*B=2.30*10-11w用dbuV表示No=108.75-76.38=32.4dbuV。
上面得出的输出噪声电平是以频道处理器本身不产生噪声为前提的,实际上并非如此,如考虑设备本身所产生的噪声功率则有:输出噪声功率No1=G*K*B=1.817*10-10w,用dbuV表示No1=108.71-67.41=41.3uV,那么此频道处理器的噪声系数是No1-No=41.3-32.4=8.9dbuV,它是该设备本身噪声品质的衡量参数。
最后谈一谈载噪比与视频信噪比的关系:可用下式表示:(C/N)db-(S/N)db=7.09+10lg,式中W为视频噪声带宽,B为射频带宽,根据此公式并跟据我国的PAL-D制电视制式标准,我们可以得出:(C/N)db-(S/N)db=7.09+10lg=7.09DB,即S/N=C/N-7.09DB。

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