什么是噪声温度？

1.噪声温度的量纲也是K(凯氏温度)，K和℃的换算关系：

         [℃] = [K] - 273.15

2.噪声分类：

  根据噪声产生的机理，大致可以分为五大类：热噪声(Thermal Noise)，散粒噪声(Shot Noise)，闪烁噪声(Flicker Noise)，等离子体噪声(Plasma Noise)，量子噪声(Quantum Noise)。

  热噪声是最基本的一种噪声，可以说是无处不在的。热噪声又称为Johanson或Nyquist噪声，是由电子的热运动产生的。在绝对零度(0 K)以上，就会存在自由电子的热运动。因此，现实中的所有器件，都会产生热噪声。热噪声的功率谱密度不随频率变化，称为白噪声，又因服从Gauss概率密度分布，所以又称为高斯白噪声。

  将一个电阻置于温度为T (开尔文温度)的环境中，电阻中的自由电子随机运动，动能与温度T成正比。电子的随机运动会产生小的随机电压波动，此时电阻相当于一个噪声源。随机电压的有效值为

         

其中，

h–普朗克常数，用以描述量子大小，
h=6.62607015×10-34 J·s
k—玻尔兹曼常数，是有关于温度及能量的一个物理常数，k=1.38064852x10^-23 J/K
T–开尔文温度
B–系统带宽
f–系统中心频率
R–电阻阻值

  该公式在RF频段，可以根据Rayleigh-Jeans（瑞利-琼斯）进行近似，由于hf << kT，因此：

         

  这时，噪声电压有效值与频率无关，当系统带宽确定后，噪声电压有效值是个常数，功率也是一个跟频率无关的常数，因此它是一种白噪声。

  将电阻等效为一个噪声源，在其共轭匹配电路中，输出的噪声功率最大，为：

    

  从公式可以看出，电阻输出的最大噪声功率只与当前温度及系统带宽有关，且呈线性关系，与电阻值无关。

  电阻是一种无源器件，因此可以只考虑它的热噪声，但有源器件的噪声就相对复杂，为了分析的方便，我们把所有噪声都等效为热噪声:

  共轭匹配时，器件输出的最大噪声功率为:
        

其中，Te为器件的等效噪声温度，B为器件的有效带宽。

  通过这种表示方式，有源器件的白噪声就可以用噪声温度为某个值的电阻的噪声来描述了，更方便整个系统的分析，而且一般天线的噪声功率都比较低，用噪声温度来表示数值更加直观，比如卫星对地接收天线可能是几百K的量级，换算成功率的话数值就太小了，看起来不是很直接。

总结：

噪声温度不是真的温度，因为在射频领域，电路的输出最大噪声功率是KTB，仅与带宽以及温度有关。当带宽确定后，就仅与温度有关，且线性变化。所以使用噪声温度来表征电路的噪声功率。

原文链接：

https://cloud.tencent.com/developer/article/1652295

---

                    2021/9/8 10:14:32