噪声系数测量的三种典型方法

　　4 Y系数法

　　Y系数法是测量噪声系数的一种典型方法。Y系数是指当被测件(DUT)的输入端处于2个不同的资用噪声功率时，在DUT的输出端得到的2个相应的资用噪声功率之比。噪声源是Y系数法测量必不可少的设备，噪声源是能产生2种不同噪声功率的噪声发生器，一般需要用DC脉冲电源驱动电压，当DC驱动电压供电时相当于噪声源开，称为热态，此时输出大的噪声功率;DC驱动电源关闭时相当于噪声源关断，称为冷态，此时输出常温下的噪声功率。噪声源的热温与冷温的差值称为噪声源的超噪比(ENR)。

　　测试原理如图1所示，为了进一步说明其工作原理，下面导出它的工作方程。

　　当噪声源转移到噪声温度T0时，DUT的输出功率Pn为：

　　式中，ENR是噪声源的超噪比(dB)，Y=CPn/CP0，功率比值，通常称为Y系数，F是噪声系数(dB)。

　　图3所示为Y系数量值发生器的组成原理图。

　　图3 Y系数发生器原理图

　　首先使噪声源工作在噪声温度T0(冷态)，射频衰减器置于0(dB)，标准衰减器置于A0(dB)，并使指示器指示在某一位置;然后，噪声源工作在噪声温度Tn(热态)，调整标准衰减器使指示器的指示回到原来位置。设此时的衰减读数为An，那么A = An - A0(dB)，可以得到Y系数的表达式为：

　　Y系数法适用于大范围噪声系数的测量，简单易行并且准确度高，只需要知道噪声源的ENR，并测量出噪声源冷、热2个状态下的输出噪声功率，不用测量DUT的增益，因此在对噪声系数准确度做检定时采用此方法。

　　5实验验证

　　将式(10)给出的Y系数代人式(9)，就复现了噪声系数标准值Fs，结果如表1所示。

　　我们选用AV3984型微波噪声系数分析仪进行实验，其工作频率为10 MHz～26.5 GHz，实验框图如图4所示。

　　图4实验框图

　　依据图4所示连接实验仪器，AV3984的噪声系数性能指标为±0.25 dB，测试数据如表2所示。

　　实验中使用标准衰减器，通过记录噪声系数分析仪的Phot值，代入下列公式计算，得出噪声系数测量值：

　　结果表明，数据的最大偏差在0.25 dB内。Y系数法能测量很大的噪声系数范围，适用于任何频段，不受增益限制，准确度更高。

　　实验中使用智能噪声源，超噪比表可以自动从噪声源内上载到噪声系数分析仪内，也可以在需要的时候通过命令上载。对于需要手动输入超噪比表的噪声源，在测量之前一定要确认所使用的超噪比表与噪声源是匹配的。

　　噪声系数FS - Y系数值关系表

　　6结束语

　　本文讨论了测量接收机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。噪声系数测试仪法最直接简单，在低噪声测量中准确度更高;增益法可用于所有频段，尤其适合测量较高的噪声系数，但受频谱仪的基底噪声限制;Y系数法适用于所有的系统噪声系数测试，准确度较高，通过实验验证可看出数据的偏差较小，且不受增益限制。