噪声系数(NF)描述一个器件让信噪比恶化了多少,定义为输入信噪比与输出信噪比之比,通常用 dB 表示。

一、Friis 级联公式。
F_total = F1 + (F2 − 1)/G1 + (F3 − 1)/(G1·G2) + …
其中 F 为线性噪声因子,G 为线性增益。公式说明:后级的噪声贡献会被前级增益“压缩”。只要第一级增益足够高、噪声足够低,整条链路的噪声系数基本由第一级决定。这就是接收机前端放 LNA 的原因。

二、无源损耗同样计入。 LNA 之前的电缆、滤波器、开关等无源器件,其噪声系数约等于插损。例如前端有 1 dB 插损的滤波器,整机 NF 至少增加约 1 dB。所以天线到 LNA 之间要尽量短、损耗尽量低。

三、取舍。 高增益 LNA 能压低后级影响,但会挤占动态范围,大信号下更容易压缩或产生互调。实际设计要在噪声系数、增益、线性度(IP3、P1dB)之间平衡,并考虑带外干扰时前置滤波器的必要性。

四、在 RF-over-Fiber 中。 光链路本身也会带来噪声(激光器 RIN、探测器散粒噪声和热噪声等),可以把整条光链路视为一个具有增益和噪声系数的“级”,代入 Friis 公式分析,从而决定 LNA 放在光发射端之前还是光接收端之后。

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讨论问题:
1. 测量噪声系数时,Y 因子法和冷源法各自适合什么场景?
2. 前端滤波器和 LNA 的顺序,你们是如何权衡抗干扰与噪声系数的?
3. RFoF 链路中,哪一项光学噪声通常是噪声系数的主要来源?