張俊輝

摘 要 本文簡要闡述了接收機噪聲的來源，在分析接收機噪聲系數(shù)與接收靈敏度關(guān)系的基礎(chǔ)上，以某型號雷達接收機為例，對如何降低的接收機噪聲系數(shù)進行了探討。

【關(guān)鍵詞】接收機 噪聲系數(shù) 靈敏度

接收機是由天線、濾波器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器組成的電路系統(tǒng)，在微波通訊系統(tǒng)中，接收機要處理很微弱的信號，一般來說，若無噪聲干擾，只要經(jīng)充分放大，即便是十分微弱的信號也會被檢測出來，但實際中，系統(tǒng)各個部分不可避免地存在著附加噪聲，微弱的信號往往被淹沒在這些噪聲中，從而影響到接收機檢測信號的靈敏度。

1 接收機噪聲的來源

接收機噪聲的來源主要有內(nèi)部噪聲和外部噪聲，前者主要有接收機饋線、電阻元器件、混頻器、放大器等產(chǎn)生，后者主要指由天線引入的噪聲。不同來源的噪聲對接收機的影響也有所不同，其中外部噪聲對接收機接收信號的干擾存在著時間性、空間性和頻率性，通過采取一定的抗干擾措施，可抑制或消除一些外部干擾；內(nèi)部噪聲的影響則不具有以上特性，一旦接收機產(chǎn)生了內(nèi)部噪聲，可能造成接收機飽和或不具放大作用，對接收機的性能影響較外部噪聲更大，因此，在降低接收機噪聲的研究中主要以內(nèi)部噪聲的研究為主，而為衡量內(nèi)部噪聲，則引入了的噪聲系數(shù)的概念。

2 噪聲系數(shù)與接收靈敏度的關(guān)系

理論上，接收機在放大處理信號時，只放大天線所輸入的信號及噪聲，但實際上，接收機還存在著自身的噪聲，噪聲系數(shù)是用于衡量接收機內(nèi)部噪聲水平的一個物理量，指接收機輸入端與輸出端信噪比之比，噪聲系數(shù)的值越大，則說明傳輸過程中摻入的噪聲越大。靈敏度是信噪比能接受情況下，接收機可接收到的最小訊號，其與所要求的信號質(zhì)量及接收機本身的噪聲系數(shù)有關(guān)，接收機的靈敏度越高，則可接收的信號越弱，作用的距離也就越遠。

作為衡量接收微弱信號能力的表示方法，噪聲系數(shù)和靈敏度可以互相換算，其換算公式為：

Umin=e={4KTBR·Nf·C/N}

式中Umin表示靈敏度，Nf表示噪聲系數(shù)，K、T、B、R分別表示波茲曼常數(shù)、信號源的絕對溫度、信號匹配帶寬和接收機輸入阻抗，C/N表示限幅器輸入端門限載噪比，其中波茲曼常數(shù)為1.38×10-23J/K，T為常溫290K，由公式可知，若給定信號匹配帶寬B、輸入阻抗R和限幅器輸入端門限載噪比C/N，則噪聲系數(shù)決定著接收機的靈敏度。

由于噪聲系數(shù)的概念較易理解，在產(chǎn)品和電路設(shè)計中往往被用來表示噪聲性能，并對接收機的總體靈敏度進行預測，而由噪聲系數(shù)和靈敏度的定義可知，噪聲系數(shù)對接收機的靈敏度有著關(guān)鍵的影響，噪聲系數(shù)越大，則接收機的靈敏度越低，反之，噪聲系數(shù)越小，接收機的靈敏度越高。當今隨著電子對抗及隱身技術(shù)發(fā)展，要求偵查或接收信號能量越來越微弱，對接收機的靈敏度要求也更高，這也就要求要最大限度降低接收機的噪聲系數(shù)，從而提高接收機的靈敏度，增大接收機的作用距離。

3 降低接收機噪聲系數(shù)的方法

接收機是由多個單元部件級聯(lián)組成的，其總噪聲系數(shù)可根據(jù)各單元的噪聲系數(shù)計算得出，級聯(lián)部件噪聲系數(shù)的計算如圖1所示。

其中F表示某個單元的噪聲系數(shù)，G為增益，據(jù)此得出接收機各單元部件級聯(lián)后的總噪聲系數(shù)為：

由上述公式可知，在接收機總噪聲系數(shù)中，級數(shù)越靠前的部件噪聲系數(shù)影響越大，因此，要降低噪聲系數(shù)，提高接收機的靈敏度，則可通過減少前幾級單元的噪聲系數(shù)、減少損耗和提高增益來實現(xiàn)。

以某型號的雷達接收機為例，其各部件級聯(lián)情況如圖2所示。

從以上分析可知，要降低該型號雷達接收機的噪聲系數(shù)，則可通過以下措施實現(xiàn)：

3.1 饋源饋線

各器件功率傳輸系數(shù)均<1，則必然產(chǎn)生耗損，從而增加了噪聲系數(shù)，設(shè)計中可通過采用低耗損的饋源饋線部件和匹配電路連接來降低噪聲系數(shù)。

3.2 高頻放大器

該單元在一定程度上決定著接收機的低噪聲性能，而隨著具有更低噪聲系數(shù)和更高增益及工作效率的高電子遷移場效應(yīng)管（HEMT）和微波砷化鎵場效應(yīng)管（GaAsFETA）放大器的出現(xiàn)，高頻放大器的噪聲問題得到了很好的解決。

3.3 混頻器

該單元部件的噪聲系數(shù)一般等于其變頻耗損，因此，可采取使用低變頻耗損砷化鎵肖特基混頻二極管、雙平衡混頻器等來降低混頻器的噪聲系數(shù)。

3.4 中頻放大器

該單元主要放大混頻器輸出的微弱信號，通?？刹捎霉采鋼?共基或共陰-共柵級聯(lián)電路可降低其噪聲系數(shù)。

4 結(jié)語

接收機的噪聲對接收機的靈敏度有著很大的影響，其噪聲的來源有很多，其中內(nèi)部噪聲的干擾和影響較外部噪聲大得多，而作為衡量接收機內(nèi)部噪聲水平的物理量，噪聲系數(shù)對接收機的靈敏度有著關(guān)鍵的影響，因此，為提高接收機的靈敏度需積極采取一定的措施降低噪聲系數(shù)，從而提高接收機性能。

參考文獻

[1]羌琦，鄧鳳軍.雷達接收機噪聲特性研究分析[J].價值工程，2012，31（18）：187-188.

[2]宮波，李淑華.基于ADS的通信設(shè)備低噪聲放大器改進設(shè)計與仿真[J].電子設(shè)計工程，2010，18（2）：121-124.

[3]彭能.MB-OFDM的超寬帶無線接收機中CMOS低噪聲放大器的設(shè)計[D].重慶：重慶郵電大學，2011.

作者單位

甘肅蘭州長風電子科技股份有限責任公司 甘肅省蘭州市 730070endprint

摘 要 本文簡要闡述了接收機噪聲的來源，在分析接收機噪聲系數(shù)與接收靈敏度關(guān)系的基礎(chǔ)上，以某型號雷達接收機為例，對如何降低的接收機噪聲系數(shù)進行了探討。

【關(guān)鍵詞】接收機 噪聲系數(shù) 靈敏度

接收機是由天線、濾波器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器組成的電路系統(tǒng)，在微波通訊系統(tǒng)中，接收機要處理很微弱的信號，一般來說，若無噪聲干擾，只要經(jīng)充分放大，即便是十分微弱的信號也會被檢測出來，但實際中，系統(tǒng)各個部分不可避免地存在著附加噪聲，微弱的信號往往被淹沒在這些噪聲中，從而影響到接收機檢測信號的靈敏度。

1 接收機噪聲的來源

接收機噪聲的來源主要有內(nèi)部噪聲和外部噪聲，前者主要有接收機饋線、電阻元器件、混頻器、放大器等產(chǎn)生，后者主要指由天線引入的噪聲。不同來源的噪聲對接收機的影響也有所不同，其中外部噪聲對接收機接收信號的干擾存在著時間性、空間性和頻率性，通過采取一定的抗干擾措施，可抑制或消除一些外部干擾；內(nèi)部噪聲的影響則不具有以上特性，一旦接收機產(chǎn)生了內(nèi)部噪聲，可能造成接收機飽和或不具放大作用，對接收機的性能影響較外部噪聲更大，因此，在降低接收機噪聲的研究中主要以內(nèi)部噪聲的研究為主，而為衡量內(nèi)部噪聲，則引入了的噪聲系數(shù)的概念。

2 噪聲系數(shù)與接收靈敏度的關(guān)系

理論上，接收機在放大處理信號時，只放大天線所輸入的信號及噪聲，但實際上，接收機還存在著自身的噪聲，噪聲系數(shù)是用于衡量接收機內(nèi)部噪聲水平的一個物理量，指接收機輸入端與輸出端信噪比之比，噪聲系數(shù)的值越大，則說明傳輸過程中摻入的噪聲越大。靈敏度是信噪比能接受情況下，接收機可接收到的最小訊號，其與所要求的信號質(zhì)量及接收機本身的噪聲系數(shù)有關(guān)，接收機的靈敏度越高，則可接收的信號越弱，作用的距離也就越遠。

作為衡量接收微弱信號能力的表示方法，噪聲系數(shù)和靈敏度可以互相換算，其換算公式為：

Umin=e={4KTBR·Nf·C/N}

式中Umin表示靈敏度，Nf表示噪聲系數(shù)，K、T、B、R分別表示波茲曼常數(shù)、信號源的絕對溫度、信號匹配帶寬和接收機輸入阻抗，C/N表示限幅器輸入端門限載噪比，其中波茲曼常數(shù)為1.38×10-23J/K，T為常溫290K，由公式可知，若給定信號匹配帶寬B、輸入阻抗R和限幅器輸入端門限載噪比C/N，則噪聲系數(shù)決定著接收機的靈敏度。

由于噪聲系數(shù)的概念較易理解，在產(chǎn)品和電路設(shè)計中往往被用來表示噪聲性能，并對接收機的總體靈敏度進行預測，而由噪聲系數(shù)和靈敏度的定義可知，噪聲系數(shù)對接收機的靈敏度有著關(guān)鍵的影響，噪聲系數(shù)越大，則接收機的靈敏度越低，反之，噪聲系數(shù)越小，接收機的靈敏度越高。當今隨著電子對抗及隱身技術(shù)發(fā)展，要求偵查或接收信號能量越來越微弱，對接收機的靈敏度要求也更高，這也就要求要最大限度降低接收機的噪聲系數(shù)，從而提高接收機的靈敏度，增大接收機的作用距離。

3 降低接收機噪聲系數(shù)的方法

接收機是由多個單元部件級聯(lián)組成的，其總噪聲系數(shù)可根據(jù)各單元的噪聲系數(shù)計算得出，級聯(lián)部件噪聲系數(shù)的計算如圖1所示。

其中F表示某個單元的噪聲系數(shù)，G為增益，據(jù)此得出接收機各單元部件級聯(lián)后的總噪聲系數(shù)為：

由上述公式可知，在接收機總噪聲系數(shù)中，級數(shù)越靠前的部件噪聲系數(shù)影響越大，因此，要降低噪聲系數(shù)，提高接收機的靈敏度，則可通過減少前幾級單元的噪聲系數(shù)、減少損耗和提高增益來實現(xiàn)。

以某型號的雷達接收機為例，其各部件級聯(lián)情況如圖2所示。

從以上分析可知，要降低該型號雷達接收機的噪聲系數(shù)，則可通過以下措施實現(xiàn)：

3.1 饋源饋線

各器件功率傳輸系數(shù)均<1，則必然產(chǎn)生耗損，從而增加了噪聲系數(shù)，設(shè)計中可通過采用低耗損的饋源饋線部件和匹配電路連接來降低噪聲系數(shù)。

3.2 高頻放大器

該單元在一定程度上決定著接收機的低噪聲性能，而隨著具有更低噪聲系數(shù)和更高增益及工作效率的高電子遷移場效應(yīng)管（HEMT）和微波砷化鎵場效應(yīng)管（GaAsFETA）放大器的出現(xiàn)，高頻放大器的噪聲問題得到了很好的解決。

3.3 混頻器

該單元部件的噪聲系數(shù)一般等于其變頻耗損，因此，可采取使用低變頻耗損砷化鎵肖特基混頻二極管、雙平衡混頻器等來降低混頻器的噪聲系數(shù)。

3.4 中頻放大器

該單元主要放大混頻器輸出的微弱信號，通?？刹捎霉采鋼?共基或共陰-共柵級聯(lián)電路可降低其噪聲系數(shù)。

4 結(jié)語

接收機的噪聲對接收機的靈敏度有著很大的影響，其噪聲的來源有很多，其中內(nèi)部噪聲的干擾和影響較外部噪聲大得多，而作為衡量接收機內(nèi)部噪聲水平的物理量，噪聲系數(shù)對接收機的靈敏度有著關(guān)鍵的影響，因此，為提高接收機的靈敏度需積極采取一定的措施降低噪聲系數(shù)，從而提高接收機性能。

參考文獻

[1]羌琦，鄧鳳軍.雷達接收機噪聲特性研究分析[J].價值工程，2012，31（18）：187-188.

[2]宮波，李淑華.基于ADS的通信設(shè)備低噪聲放大器改進設(shè)計與仿真[J].電子設(shè)計工程，2010，18（2）：121-124.

[3]彭能.MB-OFDM的超寬帶無線接收機中CMOS低噪聲放大器的設(shè)計[D].重慶：重慶郵電大學，2011.

作者單位

甘肅蘭州長風電子科技股份有限責任公司 甘肅省蘭州市 730070endprint

摘 要 本文簡要闡述了接收機噪聲的來源，在分析接收機噪聲系數(shù)與接收靈敏度關(guān)系的基礎(chǔ)上，以某型號雷達接收機為例，對如何降低的接收機噪聲系數(shù)進行了探討。

【關(guān)鍵詞】接收機 噪聲系數(shù) 靈敏度

接收機是由天線、濾波器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器組成的電路系統(tǒng)，在微波通訊系統(tǒng)中，接收機要處理很微弱的信號，一般來說，若無噪聲干擾，只要經(jīng)充分放大，即便是十分微弱的信號也會被檢測出來，但實際中，系統(tǒng)各個部分不可避免地存在著附加噪聲，微弱的信號往往被淹沒在這些噪聲中，從而影響到接收機檢測信號的靈敏度。

1 接收機噪聲的來源

接收機噪聲的來源主要有內(nèi)部噪聲和外部噪聲，前者主要有接收機饋線、電阻元器件、混頻器、放大器等產(chǎn)生，后者主要指由天線引入的噪聲。不同來源的噪聲對接收機的影響也有所不同，其中外部噪聲對接收機接收信號的干擾存在著時間性、空間性和頻率性，通過采取一定的抗干擾措施，可抑制或消除一些外部干擾；內(nèi)部噪聲的影響則不具有以上特性，一旦接收機產(chǎn)生了內(nèi)部噪聲，可能造成接收機飽和或不具放大作用，對接收機的性能影響較外部噪聲更大，因此，在降低接收機噪聲的研究中主要以內(nèi)部噪聲的研究為主，而為衡量內(nèi)部噪聲，則引入了的噪聲系數(shù)的概念。

2 噪聲系數(shù)與接收靈敏度的關(guān)系

理論上，接收機在放大處理信號時，只放大天線所輸入的信號及噪聲，但實際上，接收機還存在著自身的噪聲，噪聲系數(shù)是用于衡量接收機內(nèi)部噪聲水平的一個物理量，指接收機輸入端與輸出端信噪比之比，噪聲系數(shù)的值越大，則說明傳輸過程中摻入的噪聲越大。靈敏度是信噪比能接受情況下，接收機可接收到的最小訊號，其與所要求的信號質(zhì)量及接收機本身的噪聲系數(shù)有關(guān)，接收機的靈敏度越高，則可接收的信號越弱，作用的距離也就越遠。

作為衡量接收微弱信號能力的表示方法，噪聲系數(shù)和靈敏度可以互相換算，其換算公式為：

Umin=e={4KTBR·Nf·C/N}

式中Umin表示靈敏度，Nf表示噪聲系數(shù)，K、T、B、R分別表示波茲曼常數(shù)、信號源的絕對溫度、信號匹配帶寬和接收機輸入阻抗，C/N表示限幅器輸入端門限載噪比，其中波茲曼常數(shù)為1.38×10-23J/K，T為常溫290K，由公式可知，若給定信號匹配帶寬B、輸入阻抗R和限幅器輸入端門限載噪比C/N，則噪聲系數(shù)決定著接收機的靈敏度。

由于噪聲系數(shù)的概念較易理解，在產(chǎn)品和電路設(shè)計中往往被用來表示噪聲性能，并對接收機的總體靈敏度進行預測，而由噪聲系數(shù)和靈敏度的定義可知，噪聲系數(shù)對接收機的靈敏度有著關(guān)鍵的影響，噪聲系數(shù)越大，則接收機的靈敏度越低，反之，噪聲系數(shù)越小，接收機的靈敏度越高。當今隨著電子對抗及隱身技術(shù)發(fā)展，要求偵查或接收信號能量越來越微弱，對接收機的靈敏度要求也更高，這也就要求要最大限度降低接收機的噪聲系數(shù)，從而提高接收機的靈敏度，增大接收機的作用距離。

3 降低接收機噪聲系數(shù)的方法

接收機是由多個單元部件級聯(lián)組成的，其總噪聲系數(shù)可根據(jù)各單元的噪聲系數(shù)計算得出，級聯(lián)部件噪聲系數(shù)的計算如圖1所示。

其中F表示某個單元的噪聲系數(shù)，G為增益，據(jù)此得出接收機各單元部件級聯(lián)后的總噪聲系數(shù)為：

由上述公式可知，在接收機總噪聲系數(shù)中，級數(shù)越靠前的部件噪聲系數(shù)影響越大，因此，要降低噪聲系數(shù)，提高接收機的靈敏度，則可通過減少前幾級單元的噪聲系數(shù)、減少損耗和提高增益來實現(xiàn)。

以某型號的雷達接收機為例，其各部件級聯(lián)情況如圖2所示。

從以上分析可知，要降低該型號雷達接收機的噪聲系數(shù)，則可通過以下措施實現(xiàn)：

3.1 饋源饋線

各器件功率傳輸系數(shù)均<1，則必然產(chǎn)生耗損，從而增加了噪聲系數(shù)，設(shè)計中可通過采用低耗損的饋源饋線部件和匹配電路連接來降低噪聲系數(shù)。

3.2 高頻放大器

該單元在一定程度上決定著接收機的低噪聲性能，而隨著具有更低噪聲系數(shù)和更高增益及工作效率的高電子遷移場效應(yīng)管（HEMT）和微波砷化鎵場效應(yīng)管（GaAsFETA）放大器的出現(xiàn)，高頻放大器的噪聲問題得到了很好的解決。

3.3 混頻器

該單元部件的噪聲系數(shù)一般等于其變頻耗損，因此，可采取使用低變頻耗損砷化鎵肖特基混頻二極管、雙平衡混頻器等來降低混頻器的噪聲系數(shù)。

3.4 中頻放大器

該單元主要放大混頻器輸出的微弱信號，通?？刹捎霉采鋼?共基或共陰-共柵級聯(lián)電路可降低其噪聲系數(shù)。

4 結(jié)語

接收機的噪聲對接收機的靈敏度有著很大的影響，其噪聲的來源有很多，其中內(nèi)部噪聲的干擾和影響較外部噪聲大得多，而作為衡量接收機內(nèi)部噪聲水平的物理量，噪聲系數(shù)對接收機的靈敏度有著關(guān)鍵的影響，因此，為提高接收機的靈敏度需積極采取一定的措施降低噪聲系數(shù)，從而提高接收機性能。

參考文獻

[1]羌琦，鄧鳳軍.雷達接收機噪聲特性研究分析[J].價值工程，2012，31（18）：187-188.

[2]宮波，李淑華.基于ADS的通信設(shè)備低噪聲放大器改進設(shè)計與仿真[J].電子設(shè)計工程，2010，18（2）：121-124.

[3]彭能.MB-OFDM的超寬帶無線接收機中CMOS低噪聲放大器的設(shè)計[D].重慶：重慶郵電大學，2011.

作者單位

甘肅蘭州長風電子科技股份有限責任公司 甘肅省蘭州市 730070endprint