现代无线电接收机的系统噪声系数分析

本教程首先检查噪声系数的基本定义，然后继续对涉及混频器的级联模块进行基于方程的分析，然后介绍用于测量噪声系数的典型实验室技术。系统和设计工程师通常使用噪声系数来确保信号性能。然而，在信号链中使用混频器给简单的噪声系数分析带来了挑战。

摘要：系统和设计工程师通常使用噪声系数来确保信号性能。然而，在信号链中使用混频器给简单的噪声系数分析带来了挑战。本教程首先检查噪声系数的基本定义，然后继续对涉及混频器的级联模块进行基于方程的分析，然后介绍用于测量噪声系数的典型实验室技术。在探索使用 Y 因子方法进行混频器噪声系数测量之前，本教程还介绍了噪声温度和 Y 因子噪声测量的概念。讨论了双边带 (DSB) 和单边带 (SSB) 噪声系数测量的示例。

简介

噪声系数的一般概念已被系统和电路设计人员充分理解并广泛使用。特别是，它用于传达产品定义者和电路设计者的噪声性能要求，并预测接收器系统的整体灵敏度。

当混频器是信号链的一部分时，噪声系数分析的主要困难就会出现。所有实际混频器都会围绕本地振荡器 (LO) 频率折叠 RF 频谱，根据 fOUT = |fRF – fLO| 创建包含两侧频谱总和的输出。在外差架构中，这些贡献之一通常被认为是虚假的，而另一个则被认为是有意的。因此，图像拒绝过滤或图像消除方案可能被用来很大程度上消除这些响应之一。在直接转换接收器中，情况有所不同；两个边带（高于和低于 fRF = fLO）均被转换并用于所需信号。因此，这确实是混频器的双边带 (DSB) 应用。

工业界常用的各种定义在不同程度上解释了噪声折叠。例如，传统的单边带噪声系数 FSSB 假设来自两个边带的噪声都可以折叠到输出信号中。然而，只有一个边带可用于传送所需信号。假设两个响应的转换增益相等，这自然会导致噪声系数增加 3dB。相反，DSB 噪声系数假设混频器的两个响应都包含部分有用信号，因此噪声折叠（以及相应的信号折叠）不会影响噪声系数。DSB 噪声系数可应用于直接转换接收器以及射电天文接收器。然而，更深入的分析表明，设计人员仅仅为给定应用选择正确的噪声系数“风格”，然后代入标准 Friis 方程中的相应数字是不够的。这样做可能会导致分析出现严重错误，当混频器或混频器后面的组件在确定系统噪声系数方面发挥着不可忽视的作用时，这种情况可能尤其严重。