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分贝、信噪比、驻波比等几个指标的定义及意义(下)

发布时间:2023-06-14作者来源:金航标浏览:1994


三、噪声系数

为了衡量某一线性电路(如放大器)一系统(如接收机)的噪声特性,通常需要引入一个衡量电路或系统内部噪声大小的量度。有了这种量度就可以辨别不同电路噪声性能的好坏,也可以据此进行测量。广泛使用的一个噪声量度称作噪声系数NF (Noise Figure)

由于放大器本身有噪声,输出端的信噪比输入端信噪比是不一样的。通常,输出端的信噪比小于输入端的信噪比,因此NF定义为”输入端信噪比(没有化为分贝)与输出端信噪比(没有化为分贝)的比较值”,再取对数,单位为“dB”。

NF=10 lg(输入端信噪比/输出端信噪比image.png

噪声系数的理想值是0dB,实际是做不到的。

例子:放大链路的前端,由于信号非常微弱,对放大器自身的噪声系数有较高的要求,因此前端要求使用低噪声放大器(LNA - Low Noise Amplifier)。image.png放大器产品的NF做得很好!

四、驻波比

驻波比全称为电压驻波比,又名VSWR和SWR(Voltage Standing Wave Ratio)。

驻波比计算式定义为:SWR = (1+K) / (1-K)   

其中k为反射系数。 k取值范围为:0< k <1

驻波比就是一个数值(没有单位),用来表示天线和电波发射台是否匹配。

SWR的理想值等于1发射传输给天线的电波没有任何反射(k=0),全部高频能量辐射出去。如果SWR值大于1,则表示有一部分电波被反射回来,最终变成热量,使得馈线升温。被反射的电波在发射输出口也可产生相当高的电压,有可能损坏发射台。

驻波比为无穷大时(k=1),表示全反射,能量完全没有辐射出去。

五、放大器的1dB压缩点

1dB压缩点(1dB Compression Point P1dB

image.png 

放大器有一个线性动态范围,在这个范围内,放大器的输出功率随输入功率线性增加。随着输入功率的继续增加,放大器进入非线性区,其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加(快到天花板了),也就是说,其输出功率低于小信号增益所预计的值。通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点,用OP1dB表示(对输入也有1dB压缩点的问题,符号为IP1dB)。典型情况下,当功率超过P1dB时,增益(放大倍数)将迅速下降,并达到一个最大的或完全饱和的输出功率(天花板),其值比P1dB大3-4dB。

1dB压缩点(P1dB)衡量放大器输出功率能力的一个指标

【假设放大器的 增益=18dB,P1dB=22dBm,输入信号= -10dBm,则输出=8dBm,离P1dB

很远“,故该放大器完全工作于其线性区域。P1dB是放大器固有指标,不是实际信号输出值】

 

三阶截点IP3 --- 3rd order intercept point是表示线性度或失真性能的参数。IP3越高表示线性度越好和更少的失真。也分输出三阶截点(OIP3)和输入三阶截点(IIP3)。

 

六、S参数

S参数也就是散射参数

S12为反向传输系数也就是隔离

S21为正向传输系数也就是增益

S11为输入反射系数也就是输入回波损耗

S22为输出反射系数也就是输出回波损耗。

 

在矢量网络分析仪的术语中,一般用参考通道(R)表示入射波的测量结果。A通道负责测量反射波B通道负责测量传输波(下图)

 

image.png

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