噪聲因子(F) 的量化定義很簡(jiǎn)單：它是輸入信噪比 (SNR) 與輸出SNR 的比值：

噪聲因子(F) = (輸入信號(hào)/輸入噪聲)/(輸出信號(hào)/輸出噪聲)

即使是諸如電阻器等無源非增益器件，也具有噪聲因子，其定義為通過實(shí)際電阻產(chǎn)生的噪聲與理想電阻的簡(jiǎn)單熱噪聲的比值。為實(shí)現(xiàn)比較標(biāo)準(zhǔn)化，噪聲因子在290K的標(biāo)準(zhǔn)溫度下進(jìn)行測(cè)量，選擇這一溫度值主要是依據(jù)哈拉爾·弗里斯 (Harald Friis) 于20世紀(jì)30年代在貝爾電話實(shí)驗(yàn)室開展的開創(chuàng)性研究結(jié)果。比較所用的標(biāo)準(zhǔn)噪聲源具有KT噪聲級(jí)，其中K是指玻爾茲曼常數(shù) (1.38 × 10^-23J/K)。

那么，如何得到噪聲系數(shù)(NF) 呢？

其實(shí)關(guān)系很簡(jiǎn)單：NF(單位：dB) = 10 × log (F)。

為什么既有噪聲因子(F)，又有噪聲系數(shù)(NF)呢？這取決于所進(jìn)行的信號(hào)路徑分析類型。對(duì)于某些類型的分析，F(xiàn)更有用，而對(duì)于另一些分析，NF可以簡(jiǎn)化公式。

不過，隨后還會(huì)介紹一個(gè)“噪聲”參數(shù)：噪聲溫度。噪聲怎么會(huì)有溫度呢？為什么要將噪聲與溫度聯(lián)系起來呢？

噪聲溫度的用途

阿諾·彭齊亞斯 (Arno Penzias) 和羅伯特·威爾遜 (Robert Wilson) 通過研究這種“天空噪聲”發(fā)現(xiàn)了“宇宙微波背景輻射”(CMBR) 及其明顯意義（并因這一發(fā)現(xiàn)獲得諾貝爾獎(jiǎng)）；（請(qǐng)參見“宇宙微波背景”）。他們的接收器是一個(gè)巨大的喇叭天線，而無論天線方向?yàn)楹?，接收器記錄到的天線溫度均超過4.2K，這一溫度幾乎均勻地彌漫在太空中（圖2）。雖然他們無法通過任何電路和系統(tǒng)噪聲分析來解釋這一現(xiàn)象，但最終通過分析證明，這一現(xiàn)象很可能是代表“大爆炸”遺留下來的熱量殘余物，是黑體輻射這一著名物理現(xiàn)象的體現(xiàn)。

圖2：2013年歐洲航天局的普朗克衛(wèi)星拍攝到的宇宙微波背景輻射圖，該圖顯示了天空中的微小變化。（圖片來源：ESA/Planck Collaboration，通過Space.com網(wǎng)站）

不過，切勿因噪聲溫度這種貌似抽象的用途而對(duì)其失去興趣，因?yàn)樽鳛橐环N與噪聲相關(guān)的指標(biāo)，等效噪聲溫度除了可以進(jìn)行宇宙和太空相關(guān)的分析之外，其原理還具有實(shí)際的務(wù)實(shí)用途（不管從字面還是象征意義上講）。例如，天線噪聲溫度可以表示理想無噪聲接收器輸入端的假想電阻器的溫度，該接收器每單位帶寬產(chǎn)生的輸出噪聲功率與指定頻率下天線輸出端產(chǎn)生的噪聲功率相同。

當(dāng)然，噪聲幾乎是所有系統(tǒng)（無論是有線系統(tǒng)還是無線系統(tǒng)）都面臨的主要問題和挑戰(zhàn)。此外，我們還有很多能夠而且應(yīng)該討論的地方，例如帶寬及其對(duì)噪聲功率的影響等。噪聲因子、噪聲系數(shù)和噪聲溫度都是測(cè)量噪聲的有效方法，您可以輕松地將一個(gè)標(biāo)度的讀數(shù)轉(zhuǎn)換為另一個(gè)。要使用“正確”的參數(shù)取決于所進(jìn)行的分析以及所需答案的類型。

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