噪声系数测量的三种方法(三

发布时间:2018-01-22

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Y因数法是另外一种常用的测量噪声系数的方法。为了使用Y因数法,需要ENR (冗余噪声比) 源。这和前面噪声系数测试仪部分提到的噪声源是同一个东西。


ENR
头通常需要高电压的DC电源。比如HP346A/B噪声源需要28VDC。这些ENR头能够工作在非常宽的频段(例如HP346A/B10MHz18GHz),在特定的频率上本身具有标准的噪声系数参数。下表给出具体的数值。在标识之间的频率上的噪声系数可通过外推法得到。
1. 噪声头的ENR

HP346A

HP346B

Frequency (Hz)

NF (dB)

NF (dB)

1G

5.39

15.05

2G

5.28

15.01

3G

5.11

14.86

4G

5.07

14.82

5G

5.07

14.81


开启或者关闭噪声源(通过开关DC电压),工程师可使用频谱分析仪测量输出噪声功率谱密度的变化。计算噪声系数的公式为:
Noise  Figure(NF) =:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />
在这个式子中,ENR为上表给出的值。通常ENR头的NF值会列出。Y是输出噪声功率谱密度在噪声源开启和关闭时的差值。
这个公式可从以下得到:
ENR
噪声头提供两个噪声温度的噪声源:热温度时T = TH (直流电压加电时)和冷温度T = 290°KENR噪声头的定义为:
ENR=

冗余噪声通过给噪声二极管加偏置得到。现在考虑在冷温度T = 290°K时与在热温度T = TH时放大器(DUT)功率输出比:
Y = G(Th + Tn)/G(290 + Tn) = (Th/290 + Tn/290)/(1 + Tn/290
这就是Y因数法,名字来源于上面的式子。
根据噪声系数定义,F = Tn/290+1F是噪声因数(NF = 10 * log(F)),因而,Y = ENR/F+1。在这个公式中,所有变量均是线性关系,从这个式子可得到上面的噪声系数公式。
我们再次使用MAX2700作为例子演示如何使用Y因数法测量噪声系数。装置图见图3。连接HP346A ENRRF的输入。连接28V直流电压到噪声源头。我们可以在频谱仪上监视输出噪声功率谱密度。开/关直流电源,噪声谱密度从-90dBm/Hz变到-87dBm/Hz。所以Y = 3dB。为了获得稳定和准确的噪声功率谱密度读数,RBW/VBW设置为0.3。从表2得到,在2GHzENR = 5.28dB,因而我们可以计算NF的值为5.3dB

在本篇文章讨论了测量射频器件噪声系数的三种方法。每种方法都有其优缺点,适用于特定的应用。下表是三种方法优缺点的结。理论上,同一个射频器件的测量结果应该一样,但是由于射频设备的限制(可用性、精度、频率范围、噪声基底等),必须选择佳的方法以获得正确的结果。

 

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