【题目编号】MC1-0884
【题目】在无线电通信领域中,描述信号源、放大器或接收机等设备或系统组件的内部噪声大小 时常用“噪声温度”指标。以接收机为例,等效噪声温度 Te 的意义是:
【答案】A
[A]接收机的内部噪声功率等于一个接在天线输入端的优质匹配电阻在产生相同的热噪声功 率时该电阻所具有的绝对温度
[B]接收机内部噪声在输出端的功率可以使一个接在输出端上的匹配电阻发热的相对温度
[C]接收机内部噪声在输出端的功率可以使一个接在输出端上的匹配电阻升温的绝对温度
[D]接收机信噪比符合技术指标时所要求的设备工作环境的温度
考点速览
等效噪声温度(equivalent noise temperature,常写作 Te)是描述接收机、放大器等部件内部噪声的常用指标,在天线噪声很低的卫星与月面反射场合用得最多。这题的四个选项都说得挺像,差别藏在三处细节里:折算的位置、比较的对象、温度的性质。
用一只电阻的热噪声当标尺
导体或电阻中的电子始终在做热运动,会在给定带宽内产生热噪声。一只与传输线良好匹配的电阻,其可用噪声功率是玻尔兹曼常数、绝对温度与带宽三者的乘积。噪声功率只跟温度和带宽有关,与电阻的具体阻值无关——这一点让电阻成了衡量噪声的天然标尺。
等效噪声温度的做法正是借这把标尺:把接收机内部所有噪声源的总效果,折算成一只接在接收机输入端(也就是天线输入端)的匹配电阻,调节它的绝对温度,直到它产生的热噪声功率恰好等于接收机内部噪声功率。此时这只假想电阻的绝对温度,就是接收机的等效噪声温度。
折算为什么放在输入端
接收机内部噪声到了输出端会被增益放大,直接比较输出端的噪声功率会掺进增益因素,无法反映器件本身有多吵。把它折算到输入端,与天线送来的噪声放在同一个位置比较,才与噪声系数的定义对得上。两者的换算关系是系数减一再乘标准噪声温度二百九十开尔文,反过来,系数等于一加噪声温度与标准噪声温度之比。噪声温度越低,说明内部噪声越小。
噪声温度还有一处便利:级联计算时,把各级的噪声温度按前面各级的增益折算后相加,得到的系统噪声温度可以直接拿去和天线噪声温度比较,谁大谁就是当前的限制因素。接收系统设计里常做的一件事,就是让前端噪声温度低到与天线噪声温度相当,再往下压已经没有多少意义。
逐项辨析
选项 A 正确:把内部噪声功率等效为一只接在天线输入端的优质匹配电阻在产生相同热噪声功率时该电阻所具有的绝对温度,位置、对象、温度性质三项都说对了,与定义一致。
选项 B 错误:位置错到输出端的匹配电阻上,又说成发热的相对温度。折算应当发生在天线输入端;等效噪声温度是一个绝对温度,不是相对环境高出的温差。
选项 C 错误:同样把折算位置放在输出端,并把噪声温度说成电阻升温的绝对温度。升温意味着从某个起点升高了多少度,而等效噪声温度是以零开尔文为起点的绝对温度,两者不是一回事。
选项 D 错误:把等效噪声温度说成接收机满足技术指标时所要求的环境温度。它描述的是内部噪声的大小,与设备放在多少度的房间里没有关系,设备实际工作温度通常远高于这个等效值。
易混淆点:等效噪声温度与天线噪声温度
接收系统里还有另一个带噪声温度字样的量——天线噪声温度,它来自天线接收到的大气、天空背景、地面与太阳等外部噪声,是一只看不见的热电阻加在输入端的等效效果。系统噪声温度等于天线噪声温度与接收机等效噪声温度之和,馈线的贡献另算。两者都是温度、都叫噪声温度,但一个说的是外部环境送进来的噪声,一个说的是接收机自己产生的噪声。看选项时先分清谈的是机内还是机外。
应试要点
等效噪声温度的定义记三句话:接在天线输入端的匹配电阻;产生与接收机内部噪声相同的热噪声功率;该电阻所具有的绝对温度。位置不是输出端,量不是温升,更不是设备的工作环境温度。