Коэффициент избыточного шума - Excess noise ratio

Не путать с коэффициент избыточного шума в лавинный фотодиод или другой фотоприемник с внутренним усилением.

В электронике коэффициент избыточного шума является характеристикой генератор шума например, "шумовой диод", который используется для измерения шумовых характеристик усилители. В Y-фактор Метод является распространенным методом измерения для этой цели.^[1]

С помощью шумового диода выходной шум усилителя измеряется с использованием двух входов. уровни шума, и измеряя коэффициент шума на выходе (называемый Y) коэффициент шума усилителя можно определить без измерения усиление усилителя.

Фон

Любой усилитель генерирует шум. В радиоприемник первая ступень доминирует над общим шумом приемника и в большинстве случаев тепловым, или Джонсон шум, определяет общие шумовые характеристики приемника. В качестве радиосигналы При уменьшении размера шум на входе приемника будет определять нижний порог того, что может быть получено. Уровень шума определяется путем расчета шума в 50 ом резистор на входе приемника:

п_{средний} = кТБ

куда:

k = Постоянная Больцмана = 1.38 × 10⁻²³ J /K

Т = Температура

B = Пропускная способность

Таким образом, приемники с узкой полосой пропускания имеют более высокую чувствительность, чем приемники с большой полосой пропускания, и входной шум может быть уменьшен путем охлаждения входного каскада приемника.

Шумовой диод - это устройство с определенным коэффициентом избыточного шума (ENR).

Когда диод выключен (обесточен), шум от него будет тепловым шумом, определяемым по приведенной выше формуле. Используемая полоса пропускания - это полоса пропускания приемника.

Когда диод включен (запитан), шум от него будет увеличиваться из-за теплового шума из-за избыточного коэффициента шума диода. Этот показатель может составлять 6 дБ для тестирования усилителя с усилением 40 дБ и может составлять 16 дБ для усилителя с меньшим усилением или более высоким уровнем шума.

Чтобы определить коэффициент шума усилителя используется шумовой диод на входе усилителя и определяется выходной шум Y с включенным и выключенным диодом.

Зная как Y и ENR, можно затем определить количество шума, вносимого усилителем, и, следовательно, можно рассчитать коэффициент шума усилителя.

Существуют и другие методы для выполнения этого измерения, но они либо требуют точных измерений импеданса, либо неточны.

Следующая формула связывает Y-фактор с ENR:

${\displaystyle {\mathit {NF}}=10\log _{10}{\frac {10^{({\mathit {ENR}}/10)}}{10^{(Y/10)}-1}}}$

Измерения

Коэффициент шума измерения могут быть выполнены с помощью шумового диода, источника питания шумового диода и анализатор спектра. Также их можно изготовить у специалиста измеритель коэффициента шума. Преимущество измерителя коэффициента шума состоит в том, что он автоматически включает и выключает шумовой диод, обеспечивая непрерывное считывание Y; он также будет иметь правильную полосу пропускания в приемнике для оптимального усреднения принимаемого шума. Однако точные измерения коэффициента шума возможны с помощью измерителя коэффициента шума и анализатора спектра.

Рекомендации

1. «Примечание по применению 57-2: Точность измерения коэффициента шума - метод Y-фактора». Keysight.