Калькулятор коэффициента шума

Рассчитайте коэффициент шума РЧ-устройства в децибелах, линейный шумовой фактор и эквивалентную шумовую температуру по SNR на входе и выходе.

Шумовые характеристики РЧ-устройства
Введите оба отношения сигнал/шум в децибелах. Входное SNR должно быть не меньше выходного.

О коэффициенте шума

Коэффициент шума показывает, насколько реальное электронное устройство ухудшает отношение сигнал/шум проходящего через него сигнала. Усилители, смесители, фильтры, кабели и каскады приёмника вносят шум или потери, поэтому выходное отношение сигнал/шум обычно ниже входного. Инженеры используют этот показатель для сравнения РЧ- и СВЧ-компонентов независимо от усиления. Чем меньше значение, тем лучше сохраняются слабые сигналы, что особенно важно для первого каскада радиоприёмника. Если оба отношения выражены в децибелах, коэффициент шума в децибелах равен входному SNR минус выходное SNR. Например, при входном SNR 20 dB и выходном 18 dB коэффициент шума равен 2 dB. Связанный с ним линейный шумовой фактор — это отношение, а не значение в децибелах. Он равен десяти в степени, равной коэффициенту шума в децибелах, делённому на десять. У идеального бесшумного компонента линейный фактор равен единице, а коэффициент в децибелах — нулю. Эквивалентная шумовая температура выражает то же ухудшение через температуру условного согласованного источника шума. При стандартной опорной температуре 290 кельвин она равна 290, умноженным на линейный фактор минус единица. Такое представление распространено в радиоастрономии, спутниковых линиях, спецификациях малошумящих усилителей и расчётах антенн. Это не физическая температура устройства, а электрическая шумовая модель, упрощающая анализ системы. Коэффициент шума наиболее важен у входа приёмника. Анализ по Фриису показывает, что фактор первого каскада входит напрямую, а вклады последующих делятся на предшествующее усиление. Поэтому малошумящий усилитель с достаточным усилением защищает шумовые характеристики системы от более шумных последующих цепей. Потери перед ним, включая кабели и фильтры, непосредственно ухудшают коэффициент шума приёмника и могут свести на нет преимущество качественного усилителя. Калькулятор предполагает, что входное и выходное SNR измерены при одинаковой полосе, соглашениях об импедансе и определении сигнала. Разная полоса измерений даёт неверное представление, поскольку интегральный шум зависит от полосы. Значения также должны быть отношениями мощностей, последовательно переведёнными в децибелы. Используйте результат для сравнения компонентов или как входные данные расчёта каскадного шума. Полный энергетический бюджет линии должен также учитывать температуру антенны, потери распространения, усиление, помехи, запас демодуляции и неопределённость измерений.

Примеры коэффициента шума

Измерения SNRРезультат расчётаТипичный случай
20 dB на входе, 18 dB на выходеNF 2 dB, фактор 1.5849Практический малошумящий РЧ-усилитель.
30 dB на входе, 27 dB на выходеNF 3 dB, фактор 1.9953Устройство почти удваивает приведённую ко входу мощность шума.
15 dB на входе, 14.5 dB на выходеNF 0.5 dB, фактор 1.1220Очень небольшое ухудшение во входном каскаде приёмника.
40 dB на входе, 34 dB на выходеNF 6 dB, фактор 3.9811Относительно шумный каскад или пассивные потери.

Как рассчитать коэффициент шума

  1. Введите входное отношение сигнал/шум, измеренное в децибелах.
  2. Введите выходное отношение сигнал/шум, измеренное в той же полосе.
  3. Нажмите «Рассчитать коэффициент шума».
  4. Используйте значение в децибелах, линейный фактор или эквивалентную температуру согласно шумовому бюджету.

Вопросы о калькуляторе коэффициента шума

Какой коэффициент шума считается хорошим?

Это зависит от частоты, технологии, усиления и применения. Во входных каскадах обычно стремятся к практически минимальному значению, а последующие допускают больше шума.

Может ли коэффициент шума быть отрицательным?

Пассивный компонент или обычный устойчивый усилитель не должен улучшать SNR, поэтому коэффициент в децибелах неотрицателен. Кажущиеся отрицательные значения обычно указывают на несогласованность измерений, полосы или калибровки.

Чем отличаются коэффициент шума в децибелах и линейный фактор?

Линейный фактор — отношение входного SNR к выходному. Коэффициент в децибелах выражает то же отношение в логарифмической форме, удобной для сравнения каскадов и спецификаций.

Почему для эквивалентной шумовой температуры используют 290 K?

Опорная температура 290 кельвин — установленный стандарт расчёта шумового фактора. Она близка к комнатной и обеспечивает единую основу сравнения.

Влияет ли усиление на коэффициент шума?

Собственный коэффициент шума компонента описывает ухудшение SNR, а не только усиление. Однако в каскадной цепи высокое усиление первого каскада уменьшает влияние шумовых факторов последующих.