李伟钟老师关于“预选器噪声系数测试”

红灯记

计算公式的说明

一、噪声系数与接收机灵敏度之间关系：
由清华大学的《高频电路》下册,第267页上的公式13－（22）可得以下（1）式：

=/(·K·T·B·Ri               …（1）

上式中Vs： 接收机的输入端信号端电压，单位：V；
S/N：            信躁比（倍数），10；       
K：        为常数1.38×；       
T：        为绝对温度，在室温时为300；       
B：        接收机的带宽，3100Hz；       
Ri：        输入端的输入电阻50Ω；       
F：        为噪声系数（倍数）       

将以上参数代入式（1）得：
F＝/102×1.38×10-23×300×3100×50
＝1.558×1013                                    …（2）

若将式（2）中的Vs单位用V表示，可得以下式子：
F＝15.58                                            …（3）

式（3）表明接收机在S/N为20dB，带宽为3100Hz.
输入阻抗为50Ω的条件下，接收机的噪声系数F与输入信号Vs之间的关系。

式（3）也可以用dB表示：
＝11.9dB+Vs（dBV）               …（4）


例一：在以上条件下，接收机的极限灵敏度是多少？
极限灵敏度是指噪声系数F＝1（0dBV）无噪声时的灵敏度。
由式（3）F＝15.58，

Vs＝=0.253V;

由式（4）＝11.9dB+Vs（dBV），

Vs（dBV）＝0－11.93＝－11.93（dBV）

例二：接收机的灵敏度为1V（0dBV），其噪声系数   是多少？
由式（3）F＝15.58×12＝15.58
由式（4）＝11.9+0＝11.9dB

下表就是一组Vs与F之间的关系：
Vs        V        0.253        0.5        0.6        0.8        1        1.5        2        2.5        3       
        dBV        -11.9        -6        -6        -1.93        0        3.52        3.52        7.96        9.54       
F        倍数        1        3.9        5.6        9.97        15.6        35.1        35.1        97.7        140       
        dB        0        5.9        7.5        9.99        11.9        15.4        15.4        19.9        21.5       

二、预选器实际噪声系数F1的计算：
按公式F＝ F1＋（F2－1）/Kp
式中F1：为预选器本身的噪声系数；
F2：                   为未加预选器时接收机本身的噪声系数；       
Kp：                      预选器功率放大的倍数；       
F：        为加预选器后的噪声系数。       
则有：F1＝F－（F2－1）/Kp则求出F1的噪声系数。

经实测与计算：常温时的噪声系数在10－15dB;
高温时的噪声系数在15－20dB;
低温时的噪声系数在8－13dB;
如下表所示：

f(MHz)                有预选器灵敏度        无预选器灵敏度        电压增益        功率增益        预选器噪声系数F1       
                dB
V        V        F        dB
V        V        F2        dB        Kp倍数        倍数        dB       
29.69        常温        3.5        1.5        35        -0.2        0.98        15        0        1        21        13.2       
        高温        8        2.51        98        -0.2        0.98        15        -3        -0.5        70        18.5       
        低温        2.8        1.38        29.7        -0.2        0.98        15        +1        1.26        18.6        12.7       
15.12        常温        4.4        1.66        42.9        -0.9        0.9        12.7        -1        0.794        28.2        14.5       
        高温        9.2        2.8        122        -0.9        0.9        12.7        -5        0.316        85        19.3       
        低温        0.7        1.08        18.3        -0.9        0.9        12.7        +1        1.25        9        9.5       
2.223        常温        3.8        1.55        37.4        -0.9        0.9        12.7        -0.5        0.891        24        13.9       
        高温        5.5        1.88        55.3        -0.9        0.9        12.7        -3        0.5        32        15       
        低温        2.1        1.27        25        -0.9        0.9        12.7        0        1        13.3        11.2       
16.98        常温        -1.5        0.84        11        -0.9        0.9        12.7        +4.5        2.82        6.8        8       
        高温        1        1.12        19.6        -0.9        0.9        12.7        +1        1.25        10.3        10       
        低温        -2.6        0.74        8.56        -0.9        0.9        12.7        +6        3.98        5.6        7.5       
12.00        常温        1.4        1.17        21        -0.9        0.9        12.7        +1        1.25        11.6        10.7       
        高温        4.8        1.74        47        -0.9        0.9        12.7        -4.5        0.335        14        11.5       
        低温        0.4        1.047        17        -0.9        0.9        12.7        +1        1.25        7.64        8.8       

三、预选器的噪声系数与接收机灵敏度之间的关系
预选器的噪声系数指标为20dB，其输入信号Vs由式  （4）可得：
Vs（dBV）＝20－11.9＝8.1dBV。

若以此为基准，设对接收机灵敏度影响量为δ，那么，用下式可以予以简单估算
δ＝8.1 dBV－Vs’（dBV）
Vs’为接收机的灵敏度。

例一：某接收机灵敏度为10dBV（3V）
δ＝8.1-10＝-1.9dB
此时，本预选器加在该接机之前，灵敏度将改善1.9dB。

预选器例二：某接收机灵敏度为6dBV（2V）
δ＝8.1-6＝2.1dB
此时，该接收机灵敏度将变差2.1dB。
以上分析仅仅是在预选器的功率增益为无限大时，即以下式子：
F＝F1＋（F2－1）/Kp满足F＝F1前提下设定的。实际本预选器的Kp很小，有时还会小于1，这样的考核方式对预选器是不合算的，但为了考核方便，用F代替F1，也是一种考虑的方法，若要精确测定预选器的噪声系数，还是按照     F1＝F－（F2－1）/Kp公式测算。

李传钟
于美多通信设备厂
1996年10月