噪声系数测量的三种典型方法
4 Y系数法
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/272061.htmY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:
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201504/1a1e92e0009aab57d4b12c6ef39661d0.jpg)
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。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201504/4e81061ad1a94cf750a166143e3de5c4.jpg)
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:
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201504/9253f0390f36caed75352f5d5cea92b6.jpg)
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。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201504/1e318116bf5561f66bcda199c0a7a3d8.jpg)
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:
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201504/3ca63d5cd99c10bdfd8e3f31164adaac.jpg)
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
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201504/f505138785ebdc8d01cc633b6a011dce.jpg)
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/201504/54726f8d9a5d92c5911df6fd86af2d61.jpg)
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。
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