作者：
K9LA, 本文探究噪声本身，我们主要讨论噪声包含的
3个重要话题：接收机灵敏度（内部噪声）、外部噪声和服务质量，最后会举两个例子。下面我们就从接收机灵敏度开始，提前告知你们，我会提到很多相关数字，慢慢消化记清楚了。
接收机灵敏度
我们手上的接收机并不完美，每台接收机都有内部噪声影响我们的收听（这是因为凡是高于绝度温度
0°的物质，其内部电子运动造成的）。测量接收机灵敏度的一种方法是测量其最小可辨信号（
MDS）
,也叫本底噪声。最小可辨信号是指能够把无信号音频输出增加
3dB的射频信号强度。换句话说就是，这个射频信号以接收机内部噪声的方式，生成了同样的音频输出功率。
ARRL实验室在做产品评测时，会测量
MDS。比如
1997年
11月刊的
QST杂志评测了
Ten-Tec公司的
OMNI VI Plus，之所以选这个型号来举例是因为它是我通联时经常使用的一部电台。该电台在
3.5MHz波段，选择
500Hz中频时的
MDS值是
-135dBm（不同的电台间可能会有细微差异）。这究竟表示的是什么意思呢？这一数字表示当使用
500Hz滤波器时，一个
-135dBm的信号可以把一个无信号音频在输出时增加
3dB。那么
MDS值会在使用不同的带宽时改变么？是的，不同的带宽会导致
MDS改变。变化值的计算方式是
10乘以带宽比值的对数（之所以用
10乘以对数，是因为我们处理的是噪声能量）。一个用于
SSB模式的
3KHz带宽的滤波器，会引入更多的噪声。因此使用
3KHz的中频时，
MDS改变的值为
10log（
3KHz/500Hz）
=7.8dB，也就是说使用
3KHz中频时的
MDS值为
-135dBm+7.8dB=-127.2dBm。也就是说使用更宽的
SSB滤波器，你就听不到那些原先能够听到的弱信号。
此时，一个有趣的问题是：
OMNIVI的
MDS和最低温度噪声功率相比的话，结果又如何呢？最低温度噪声功率的计算公式是
k（波茨曼常数，
=1.38 x 10-23）乘以开尔文绝对温度乘以带宽（单位为
Hz）。下面举个例子计算下，室温环境下（
25℃
=2980K）
1Hz带宽的最低理论噪声功率是
-174dBm。如果
OMNI VI有
1Hz滤波器的话，此时的
MDS值要比
-135dBm还要低
10log（
500Hz/1Hz）
=27dBm(之所以是低，是因为
1Hz的滤波器让进入的噪声更少了
)。也就是说
1Hz带宽时的
MDS值为
-162dBm。这个值和理想状态下的最佳值
-174dBm只差
12dB，这个
12dB的值就是
OMNI VI的噪声指标。此时，又引出了另一个有趣的问题：“有没有什么办法，可以让
OMNI VI能够听到理论上的那个极限信号呢？”我们将在后面一节里回答这个问题。
外部噪声
至此，我们讨论了接收机的内部噪声。下面就让我们给它连上天线，看看外部噪声对我们有什么影响。
由于外部噪声对传播的影响较大，因此它受到了广泛的研究。关于噪声有一篇极佳的参考文献，即
ITU-R P.372-7建议书（以前曾被称为
CCIR 332报告），文献的标题就是无线电噪声。你可以从国际电联购买这本
75页的文献，价格是
36瑞士法郎。
对我们短波通联构成影响的外部噪声主要有三类：人为噪声，宇宙噪声和由于闪电放电导致的环境噪声。我们先来说说人为噪声和宇宙噪声。
ITU文献中给出来一幅人为噪声和宇宙噪声与频率的对应关系图，该图被引用在本文中，见图一（
ITU原文中是图十）。图中所有的噪声功率都是用垂直单极天线测得的月中间值。如图中纵轴所标，都是基于
1Hz带宽基准的值。
依据图一，我们可以得出几条关于短波通联的重要信息。首先，你的居住环境决定了人为噪声对你住址的影响程度。最好是住在非常安静的乡下环境中（图中
D线）。其次，通联频率越低，噪声越大。如果你是低波段爱好者的话，你面临的噪声将更大。第三，除非你居住在非常安静的乡下环境，且值喜欢玩高波段，否则宇宙噪声（图中
E线）就不是什么大问题（宇宙噪声通常不会在低于
10MHz频率范围出现，因为它们不可能穿越电离层）。第四，如果你的
OMNI VI具备上文推算出来的
1HZ 带宽
-162dBm 的
MDS值（图中点线
F，此时假设所有业余波段的
MDS值都是常数，这是个相当公平的假设），人为噪声也限制了你听到这个极限
MDS值信号的能力。因此提高
OMNI VI的
MDS值，也就没有什么实际意义了（这也是为什么要舍弃提高灵敏度，进而提高强信号接受性能反而更重要的原因）。
接下来再说说由闪电导致的环境噪声，也就是我们常说的
QRN。其实质就是闪电放电时引起、进而传播到你的设台地址处的持续的刷刷刷的噪声（据估计，在任意给定时间点，全球各地有约有
2000个雷暴）。
ITU的那份文件有全世界范围的一年四季，每四小时一份的月环境噪声中值图，共
24张。每张图都给出了
1MHz带宽的噪声值（高于
-174dBm的
dB值），还包括了可以让你计算其它频率范围的噪声以及表明噪声统计差异的小图。
以我的
QTH为例来说，当处于冬季月份的下午
4点到
8点时（
2100-0100UTC），噪声对频率线，处于图一中乡下
C线和非常安静乡下
D线的中间。频率超过
10MHz后立即变大（这就是闪电放电的缘故）。如你所想，夏季时我的设台地的环境噪声最大（那时的雷暴雨最多）。由于环境噪声属于低频，因此天黑后环境噪声也达到最大值（环境噪声的传播特性和无线电波类似）。
到此，我们学习了接收机灵敏度，也评估了我们设台地的外部噪声。在举例验证前，我们再谈谈下面这个话题。
服务质量
正是由于我们无法完美查收本底噪声级别的信号，我们就有必要了解服务质量是什么。服务质量指的是在给定的辨别要求下的信噪比（或者是数字波形中的比特错误率），它还依赖于波形形式。下面举个例子，对于载波抑制
SSB模式
90%的可辨率来说，对于
1Hz带宽的噪声，操作链路上的信噪比最小要
48dB。对于
3KHz带宽的
SSB来说，通过使用
10乘以带宽比对数来计算的话，可以得出信噪比是
13dB。（
10log3KHz/1Hz=35dB，）
低波段例题
至此我们已经讨论完了噪声的三个话题，下面就来看看在我的设台处（非常安静的乡下），使用
OMNI VI电台和
GP天线接收的例子。时间范围则选取冬季下午
4点至
8点
OMNI VI在
75米波段推算出的
MDS值是
1Hz带宽
-162dBm，由图一可知非常安静的乡下的外部噪声是
1Hz带宽
-137dBm，环境噪声是
1Hz带宽
-128dBm。此时，你可能会认为我能听到的最小信号就是环境噪声的
-128dBm/Hz。
使用
SSB模式，
90%的可辨度要求时需要多大的信号强度呢？信号要求在
1Hz带宽于极限噪声
48dB，也就是信号强度要达到
-128dBm + 48dB = -80dBm。假定
S9是
50毫伏，且每个
S差
5dB（见表一），我能听到的信号只要稍低于
S8，既可以满足
90%可辨度的要求。
表一
90%的可辨度完全可以满足通联的需要了，但是对于
DX来说，只需要听到对方呼号、你的呼号以及给你的信号报告即可。较低的可辨度就可以满足通联要求，这也就意味着一个较低的信噪比，进而所需的信号强度也就更低。以
70%的可辨度来说，信噪比要求降低了
8dB，这样通联所需的信号强度只要
S6左右即可满足。
如果非常安静的夜晚没有
QRN，也就是说环境噪声不存在，只有
-137dBm/Hz的人为噪声时，又是什么状况？此时对方电台至少要有
-89dBm（
-137dBm + 48dB，约为
S6）的信号强度，才能让我收到
90%的可辨度信号。对于
70%的可辨度需求来说，信号强度只要大于
S4即可。
高波段例题
再来看看
15米波段
SSB模式的情况。非常安静的乡下的人为噪声是
-157dBm/Hz，环境噪声比人为噪声低几个
dB，因此在
15米波段，我能听到的最弱信号取决于人为噪声（除非雷暴雨离得非常近）。需要注意的是，
-157dBm和推算出来的
OMNI VI 的
MDS值
-162dBm/Hz只差
5dB。我所处的位置，能够听到的弱信号强度接近于
OMNI VI 电台的自身性能能提供的级别。
对于
90%的可辨度来说，信号强度要达到
-109dBm，大概是
S2的强度。对于
70%的可辨度来说，信号强度要达到
-117dBm，大概是
S0的强度。这也就是说，在高波段可能
S表还没动，你已经完成了一个通联。
确接收机的
MDS 查验你手上电台的
MDS最简单的办法就是翻看设备评测，替代方案就是实际测量。我曾用自制的晶体振荡器、自制的步进衰减器和数字万用表实际测量过好几个电台的
MDS值。如果你也打算自己测量的话，要把晶体振荡器、步进衰减器和连接馈线做好屏蔽和校准。
明确人为噪声环境的状况
利用图一中的数据，你可以反推出你所处环境的人为噪声状况。比如我
80米波段的全尺寸
GP天线，在冬天没有天电干扰时
500Hz带宽的噪声只有不到
S3。对我所用的
OMNI VI电台来说校准后大约是
-105dBm，进而可以算出
1Hz带宽约为
-132dBm。这一结果和图一中代表非常安静乡下环境的
D线很接近。
总结
关于噪声，需要理解的两个重要概念是
1，噪声是受带宽影响的；
2，噪声限值我们听到更弱的信号。
关于噪声，还有一些话题本文没有涉及，它们可能会影响你对噪声的理解程度。其中一个就是你家附近的电力线、以及邻居家给小猫取暖的电热毯等给你带来噪声干扰的问题。这些问题解决了，图一中的数据可能也就用不上了。还有一点是我们使用的滤波器并不是完美的，因此在使用
10乘以带宽比对数这个公式时会有些许误差。此外还没提及使用定向天线（比如低波段的
Beverages天线以及高波段的八木天线），只是假设噪声是全向的，实际上使用定向天线更有利于接收。我们还忽略了
DSP的优势，它对
OMNI VI来说非常有用。
最后再对表一的数据做个说明。这些数据源自我自己的测试结果，多数都在每个
S差
5dB到每个
S差
3dB左右的范围内。低于这个范围的话，那就是每个
S要差不多
2dB。因此在进行本文计算前，最好先对你的接收机的
S表进行校准。
