캐스케이드 노이즈 피겨 계산기

Friis 공식을 사용하여 일련의 RF 스테이지에 대한 캐스케이드 노이즈 지수를 계산합니다.LNA 및 수신기 체인 설계에 필수적입니다.

Loading calculator...

공식

F_{total} = F_1 + \frac{F_2-1}{G_1} + \frac{F_3-1}{G_1 G_2} + \cdots

참고: Friis, "Noise Figures of Radio Receivers" (1944); Pozar Chapter 10

F_n — Noise factor of stage n (linear: 10^(NF_dB/10))

G_n — Power gain of stage n (linear: 10^(Gain_dB/10))

NF — Noise figure in dB: 10·log₁₀(F) (dB)

작동 방식

무선 주파수 (RF) 시스템에서 노이즈 지수는 신호가 증폭기 또는 시스템 구성 요소의 캐스케이드 네트워크를 통과할 때 신호 대 잡음비 (SNR) 의 저하를 정량화하는 중요한 매개변수입니다.Friis 공식은 각 단계의 노이즈 기여도와 관련 게인을 고려하여 다단계 시스템의 전체 노이즈 지수를 계산하는 기본 방법을 제공합니다.각 후속 단계의 소음 기여도는 이전 단계의 누적 게인을 기준으로 조정됩니다. 즉, 초기 단계가 전체 시스템 소음 성능에 더 큰 영향을 미칩니다.이러한 현상은 수신기의 궁극적인 노이즈 성능에 가장 큰 영향을 미치는 저잡음 1차 스테이지 설계가 RF 신호 체인에서 저잡음 1차 스테이지 설계의 중요성을 부각시킵니다.

계산 예제

다음과 같은 특성을 가진 3단계 RF 수신기를 예로 들어 보겠습니다. 첫 번째 증폭기 (1단계) 의 잡음 지수는 3dB이고 게인은 15dB이고, 두 번째 증폭기 (2단계) 의 잡음 지수는 5dB이고 게인은 12dB이며, 마지막 증폭기 (3단계) 의 잡음 지수는 7dB입니다.먼저 노이즈 수치를 선형 비율로 변환합니다. 스테이지 1 NF = 10^ (3/10) = 2, 스테이지 2 NF = 10^ (5/10) = 3.16, 스테이지 3 NF = 10^ (7/10) = 5.01입니다.게인을 선형 비율로 변환: 1단계 게인 = 10^ (15/10) = 31.6, 스테이지 2 게인 = 10^ (12/10) = 15.85.프리스 공식 적용: NF_Total = 2 + (3.16 - 1) /31.6 + (5.01 - 1)/(31.6 × 15.85) ≈ 2.24 데시벨.

실용적인 팁

✓Friis 공식 계산을 수행할 때는 항상 선형 비율을 사용하십시오.
✓최적의 성능을 위해 RF 신호 체인의 첫 번째 단계에서 노이즈 지수를 최소화합니다.
✓중요한 프론트엔드 스테이지에서 고이득, 저잡음 증폭기 사용

흔한 실수

✗노이즈 지수와 게인을 로그 (dB) 비율과 선형 비율 사이에서 변환하는 것을 잊어버림
✗이후 단계의 노이즈 지수를 계산할 때 누적 게인 효과를 무시함
✗세부 계산 없이 각 단계가 소음 성능에 동일하게 기여한다고 가정

자주 묻는 질문

노이즈 지수 계산에서 첫 번째 단계가 가장 중요한 이유는 무엇입니까?

첫 번째 단계의 노이즈 기여도를 최소 게인량으로 나누면 전체 노이즈 지수 계산에 미치는 영향이 비례적으로 커집니다.

노이즈 지수가 음수일 수 있습니까?

엄밀히 따지자면 아니죠.노이즈 지수가 음수이면 잡음이 없는 신호 증폭을 의미하며, 이는 기본적인 열역학 원리를 위반합니다.

온도는 노이즈 지수에 어떤 영향을 미칩니까?

소음 지수는 시스템의 소음 온도와 직접 관련이 있습니다.온도가 높을수록 열 노이즈가 더 많이 발생하여 전체 노이즈 지수가 증가합니다.

노이즈 지수와 노이즈 팩터의 차이점은 무엇입니까?

잡음 계수는 선형 비율을 나타내는 반면 잡음 지수는 대수 (dB) 에 상응합니다.이는 동일한 기본 성능 메트릭을 나타냅니다.

노이즈 지수가 낮을수록 항상 좋은가요?

일반적으로 그렇습니다. 하지만 노이즈 지수가 매우 낮으면 게인, 대역폭 또는 구성 요소 비용이 절충될 수 있습니다.균형은 RF 시스템 설계의 핵심입니다.

Shop Components

Affiliate links — we may earn a commission at no cost to you.

SMA Connectors

Standard SMA RF connectors for board-to-cable connections

DigiKey →Mouser →

RF Cables

Coaxial cable assemblies for RF signal routing

DigiKey →Mouser →

Spectrum Analyzer

Compact spectrum analyzer modules for RF measurement

DigiKey →Mouser →

Related Calculators

Link Budget

Calculate RF link budget: transmit power, free space path loss, antenna gains, and received signal level. Determine link margin and maximum range.

dBm Converter

Convert dBm to watts, milliwatts, dBW, dBμV, and volts RMS. Essential RF power unit conversion tool for signal levels and link budgets.

Microstrip Impedance

Calculate microstrip transmission line impedance using Hammerstad-Jensen equations. Get Z₀, effective dielectric constant, and propagation delay for PCB trace design.

VSWR / Return Loss

Convert between VSWR, return loss, reflection coefficient, mismatch loss, and reflected/transmitted power percentage for RF impedance matching.

Skin Depth

Calculate the skin depth (penetration depth) of electromagnetic fields in conductors as a function of frequency and material properties.

Wavelength / Frequency

Convert between frequency, wavelength, and wave number in free space or medium. Calculate half-wave and quarter-wave lengths for antenna and transmission line design.