【题目编号】MC1-0912
【题目】在 EME 通信等需要接收极微弱信号的场合，安装前置放大器时应做到：
【答案】A
[A]尽量安装在靠近天线的地方，信号特别微弱时对放大器进行冷却以降低热噪声
[B]尽量安装在靠近接收机的地方，放大器最好加热以防止元器件温度过低
[C]尽量安装在靠近接收机的地方，放大器尽量采用较高的电源电压以求更高的增益
[D]尽量安装在远离天线的地方，放大器采用射频正反馈电路以提高增益
考点速览
月面反射（EME，Earth-Moon-Earth）通信把月球当作一面被动的反射镜，一次往返要走七十多万公里，回到天线上的回波往往比接收机前端自身的噪声还弱。这题问在这种场合前置放大器该怎么装、要不要降温，考的是接收链路噪声分配的基本功：谁排在前面，谁的噪声就说了算。
前置放大器为什么要装在天线端
接收机的噪声系数由第一级决定。多级级联时，整机噪声系数等于第一级的噪声系数，加上第二级噪声系数减一再除以第一级增益，再往后每一项还要多除以前面各级增益的乘积——这就是弗里斯公式（Friis formula）要说的事。把低噪声放大器（LNA，Low Noise Amplifier）放在天线端，馈线就落到了放大器之后，它带来的衰减与损耗被前级的增益压小；反过来，放大器放在接收机端，第一级实际变成了那根馈线，馈线的插损会原原本本加到整机噪声系数上，信号在进入放大器之前也已经被衰减了一截，两道损失叠在一起，弱信号就再也捞不回来。
业余台常用的同轴电缆，每米损耗看着只有零点几分贝，几十米长累积到一两分贝并不稀奇。这点损耗在短波上还能忍，在月面反射这种信噪比本就贴着门槛的场合，一两分贝就是能不能听见的区别。塔顶安装、天线端安装因此成为标准做法，讲究的台干脆把放大器做进馈源盒里。
冷却降噪的物理依据
电阻与器件里的电子做无规则热运动，会在一定带宽内产生热噪声，可用功率是玻尔兹曼常数、绝对温度、带宽三者的乘积，温度降下来，热噪声功率就按比例下降。液氮、液氦或机械制冷把前端降到几十开尔文甚至更低，噪声温度能压到很小的数值。业余条件下更现实的路子是挑噪声温度本来就低的前端、把馈线损耗做到最小，深冷属于极少数极端手段，但方向没有错：想让噪声更小，就是让温度更低。
方案好不好，还可以把损耗折算成噪声温度来看。常温二百九十开尔文下，零点一分贝插损大约相当于七开尔文，零点五分贝约三十五开尔文，一分贝约七十五开尔文，两分贝约一百七十开尔文。天线与放大器之间多出一分贝损耗，等于凭空加进一只七十多开尔文的噪声电阻；而一只做得好的甚高频低噪声放大器，自身噪声温度往往只有二三十开尔文。两边一比就明白，把放大器挪到天线端省下的那点损耗，常常比换一只更贵的管子更划算。
逐项辨析
选项 A 正确：既把放大器装在天线附近，缩短天线到第一级之间的损耗，又提出信号特别微弱时可以冷却放大器以降低热噪声，两条都符合接收前端的噪声规律。
选项 B 错误：位置放到了接收机端，馈线损耗与馈线噪声都排在放大器前面；后半句要加热更是反了方向，温度升高只会让热噪声变大。
选项 C 错误：位置同样错在接收机端；提高电源电压既不能降低器件自身的噪声，还可能改变工作点、增加发热与失真，增益高和噪声低本来就是两件事。
选项 D 错误：既远离天线，又想用射频正反馈（positive feedback）去换增益。正反馈会让放大器自激振荡，输出变成啸叫或一片噪声，接收功能直接被破坏。
恒温与降温不是一回事
有些设备讲究给本振或晶振加恒温槽，让它在固定温度上工作以保证频率稳定，那叫恒温晶振，目的是稳频，与降噪没有关系。前端降噪要的是把温度往下压，两者常被混为一谈。另一个容易混的是增益与噪声系数：换一只增益更高的管子，噪声系数未必下降，甚至可能变差。收弱小信号时先看噪声系数够不够低，再看增益够不够用，次序倒了就要吃亏。
应试要点
记住一条链路：天线、低损耗馈线、低噪声放大器、接收机，放大器越靠前越好，温度越低热噪声越小。看到装到接收机端、加热、靠提高电源电压换增益、用正反馈提增益这几种说法，直接判错。
