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MC1-0883-对于需要接收微弱信号的业余通信,例如 EME 通联,接收机的噪声指数 NF(以对数表示) 是一项重要技术指标。关于 NF 的一些基本常识是

MC1-0883 考噪声指数 NF 的基本常识。噪声指数是噪声系数的对数形式,因任何实际器件的输出信噪比都低于输入信噪比,噪声系数严格大于一,故 NF 一定大于零分贝,理想极限才是零分贝;数值越接近零说明内部噪声越小,弱信号接收越好。声称 NF 小于零或越大越好的选项都错。

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【题目编号】MC1-0883

【题目】对于需要接收微弱信号的业余通信,例如 EME 通联,接收机的噪声指数 NF(以对数表示) 是一项重要技术指标。关于 NF 的一些基本常识是:

【答案】A

[A]NF 一定大于 0;在同样的灵敏度下,NF 越接近 0 越好

[B]NF 一定小于 0;在同样的灵敏度下,NF 越接近 0 越好

[C]NF 一定大于 1;在同样的灵敏度下,NF 越大越好

[D]NF 一定处于 0 和 1 之间;在同样的灵敏度下,NF 越接近 1 越好

考点速览

这题考噪声指数(noise figure,常写作 NF)的基本常识:取值范围与好坏方向。题干先给出应用场景——月面反射这类需要接收微弱信号的通信,暗示了它为什么值得关心,两个判断点则分别落在一定大于零和越接近零越好上。

噪声指数为什么一定大于零

噪声指数是噪声系数的对数形式,数值上等于十倍的噪声系数常用对数。噪声系数是输入端信噪比与输出端信噪比之比。任何真实的接收机与放大器在放大信号的同时都会叠加自身噪声,输出端信噪比必然低于输入端,比值因此严格大于一。取常用对数后为正数,乘十得到分贝值,所以噪声指数一定大于零分贝。理想无噪器件的噪声指数恰好等于零分贝,那是理论下限,只能逼近而无法达到。

数据表上标注的噪声指数,通常是某一段频率、某一种工作条件下的典型值或最大值。同一台接收机在不同频段上的噪声指数能差出好几分贝,前置放大器接在什么位置也会改变整机结果。比较两台设备的指标时,先看测试条件是否一致,否则数字再好看也说明不了问题。

为什么越接近零越好

噪声指数越小,说明接收机自己添的噪声越少,等效噪声温度越低。同样的输入信号送进来,输出端的信噪比就更接近输入端的信噪比,可用的最小可分辨信号也就更小。题干特意限定在同样的灵敏度下,是为了排除灵敏度指标本身的影响:两台接收机灵敏度相当,谁的噪声指数更低,谁在弱信号上就更占优。月面反射的回波常常弱到只比噪声高一点点,这时前端每低零点几分贝,都直接换成可通联的时间与成功率。

这条规律在甚高频与特高频的弱信号通信里体现得最明显。频段越高,银河背景与大气带来的噪声温度越低,前端自身噪声在系统总噪声里占的比重就越大,把噪声指数压下去换来的收益也越直接。反过来在短波频段,外部大气噪声常常远高于机内噪声,一味追求极低的噪声指数意义不大。卫星与月面反射之所以格外看重前端指标,原因就在这里。

逐项辨析

选项 A 正确:噪声指数一定大于零,实际接收机的数值都在若干分贝以内,越接近零分贝越好,这正是本题的判据。

选项 B 错误:前半句说一定小于零,与噪声系数严格大于一的关系矛盾;普通接收设备不会出现负的噪声指数。后半句越接近零越好虽然正确,也救不了前半句。

选项 C 错误:把分贝值与倍数混为一谈。噪声指数是分贝数,说它大于一本身就串了单位;更关键的是把好坏方向说反了,数值越大说明内部噪声越多、性能越差。

选项 D 错误:把噪声指数当成零到一之间的小数,单位混乱;又说越接近一越好,等于把噪声大当成优点,方向同样错误。

易混淆点:噪声指数、噪声系数与灵敏度

三者经常被混着说。噪声系数是无量纲比值,恒不小于一;噪声指数是它的分贝形式,带单位;灵敏度则是接收机在给定输出信噪比条件下所能分辨的最小输入信号,受噪声指数、带宽与解调方式共同影响。灵敏度好不等于噪声指数低,一台靠窄带宽换来高灵敏度的接收机,前端的噪声指数未必优秀。弱信号通信里,先看噪声指数与系统噪声温度,再看灵敏度指标,次序不能颠倒。

应试要点

两句话记住:噪声指数是分贝值,必然大于零,理想极限是零分贝;数值越小越好。凡出现负值、大于一、介于零和一之间、越大越好的说法,一律判错。

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