Qu'est-ce que le facteur de bruit ?
Le facteur de bruit (NF, pour noise figure) mesure à quel point un composant ou un système dégrade le rapport signal/bruit (SNR) d'un signal qui le traverse. Il s'exprime en décibels (dB) et joue un rôle central en ingénierie RF et hyperfréquences pour caractériser les amplificateurs, les mélangeurs et des chaînes de réception complètes. Plus le facteur de bruit est faible, plus le système est silencieux et sensible.
Comment utiliser ce calculateur
Commencez par choisir un mode. En mode À partir du SNR, saisissez le SNR d'entrée et de sortie en dB : le facteur de bruit correspond tout simplement à leur différence. En mode Cascade, indiquez le facteur de bruit et le gain de l'étage 1, ainsi que le facteur de bruit de l'étage 2 (le tout en dB) ; l'outil applique alors la formule de Friis pour déterminer le facteur de bruit global de la chaîne à deux étages.
La formule expliquée
Le facteur de bruit linéaire F est le rapport entre le SNR d'entrée et le SNR de sortie. Le facteur de bruit en décibels en est l'expression logarithmique : \( \text{NF（dB）} = 10\cdot\log_{10}(F) \). En travaillant en dB, les rapports de SNR se soustraient, d'où $$\text{NF} = \text{SNR}_{in} - \text{SNR}_{out}$$ Pour des étages en cascade, on applique l'équation de Friis : $$F = F_1 + \frac{F_2 - 1}{G_1} + \frac{F_3 - 1}{G_1 G_2} + \ldots$$ où les valeurs F et G sont linéaires (conversion depuis les dB avec \( F = 10^{\text{NF}/10} \) et \( G = 10^{\text{Gain}/10} \)). Comme le bruit du premier étage n'est divisé par rien, alors que celui des étages suivants est divisé par le gain qui les précède, c'est le premier amplificateur qui domine le facteur de bruit de l'ensemble.
Exemple chiffré
Étage 1 : \( \text{NF}_1 = 1\ \text{dB} \), \( G_1 = 15\ \text{dB} \). Étage 2 : \( \text{NF}_2 = 4\ \text{dB} \). Après conversion : \( F_1 = 10^{0{,}1} \approx 1{,}2589 \), \( F_2 = 10^{0{,}4} \approx 2{,}5119 \), \( G_1 = 10^{1{,}5} \approx 31{,}623 \). On obtient $$F = 1{,}2589 + \frac{2{,}5119 - 1}{31{,}623} \approx 1{,}3067$$ soit $$\text{NF} = 10\cdot\log_{10}(1{,}3067) \approx 1{,}163\ \text{dB}$$ Le second étage à 4 dB n'a quasiment aucune incidence, grâce au gain de 15 dB du premier étage.
FAQ
Qu'est-ce qu'un bon facteur de bruit ? Pour les amplificateurs faible bruit (LNA), des valeurs inférieures à 1–2 dB sont excellentes ; les récepteurs peuvent tolérer des valeurs plus élevées.
Pourquoi le premier étage est-il le plus déterminant ? La formule de Friis divise la contribution de chaque étage suivant par le gain cumulé qui le précède : un premier étage à fort gain et faible NF étouffe donc le bruit des étages en aval.
Le NF peut-il être négatif ? Non. Un système passif ajoute toujours du bruit, donc \( \text{NF} \geq 0\ \text{dB} \) (\( F \geq 1 \)).
