第四章 噪声系数测量

1、1第四章 噪声系数测试2噪声系数测试第一节 基本概念第二节 噪声发生器第三节 噪声系数分析仪第四节 手动测量 两倍功率方法噪声系数测量 Y因子法噪声系数测量补充内容: 级联电路的噪声系数计算第五节 自动噪声系数测量第六节 影响噪声系数测试精度的一些因素3第一节 基本概念 噪声特性是元件和系统的最重要参数之一,是元件和系统性能水平的重要体现. 噪声和信号是两个对立而统一的概念,从广义上讲,噪声就是扰乱或干扰有用信号的不期望的扰动,它使通过网络传输的信号受到干扰或使之失真. 为了更好的理解噪声的重要性,我们首先举一个较形象的例子.45678定义: 噪声即元件或系统内部产生的干扰,从 而导致电路的性

2、能恶化. 对噪声的量化主要有两个参数,他们是相关的,一个是噪声因子,第二个是噪声系数.9l噪声因子的定义是输入信噪比与输出信噪比的比值,即 F= (Si/Ni) / (So/No) l 噪声系数是噪声因子的对数,即: NF=10lg F 噪声系数的单位是dB,实际应用中通常采用噪声系数.10l另外,噪声温度也可以用于表述器件或系统的噪声性能,下面的公式表述了噪声系数与噪声温度的关系: NF=10lg (1+TN/290) TN即称为噪声温度,单位是K. 要熟悉 F, NF 和 TN之间的关系11第二节 噪声发生器 噪声发生器是一种能产生连续谱噪声的装置,它是一种用来测试接收机噪声系数的专用仪器

3、. 噪声发生器也称为噪声源.一个良好的噪声源应在规定的频带内具有均匀的功率谱密度和一定的输出噪声功率.常见的噪声源是冷/热噪声源,饱和二极管噪声源,气体放电管噪声源和固态噪声源.12冷/热噪声源l所有源中精度最高l宽带l温度低（77K左右），用于低噪声接收机测试l幅度相位有很高的匹配特性l不适用于高噪声测试l需要液氮环境（Labs only） 13二极管噪声源l工作频率低l直流电流和超噪比有简单直接的关系l超噪比可变(不同的电流)l冷态热态切换无失配 14气体放电管噪声源 同轴结构：l噪声温度高（10000K20000K，ENR:15.318.4dB）l较宽频带（25GHz）l方便使用l适合用

4、于系统l经济耐用l冷态热态切换失配较大l频带边缘有较大耦合，需要修正 波导结构：l频率范围决定于波导尺寸l耦合修正小l冷态热态切换失配比同轴结构小，但是大于冷/热噪声源和二极管噪声源l无脉冲泄露15固态噪声源l较高超噪比l体积尺寸小l高可靠性l较高频率范围l较小失配误差 16第三节 噪声系数分析仪l噪声系数分析仪实际上是一台高灵敏度、低噪声的超外差式接收机.l下面以中国电子科技集团公司41研究所研制的AV3981型噪声系数分析仪为例来介绍一下噪声系数分析仪的基本组成和工作原理.1718第四节 手动测量l噪声系数的计算公式如下 NF=10lg (T2-T0)/T0 -10lg (N2/ N1-1

5、) = ENR- 10lg (N2/ N1-1)式中: ENR= 10lg (T2-T0)/T0 是超噪比:其含义是噪声源超过标准噪声温度T0热噪声的倍数. ENR一般由噪声发生器技术说明书给出. N2: 当噪声源开启时的噪声功率 N1: 当噪声源关闭时的噪声功率194.4.1两倍功率方法噪声系数测量l主要思想: 根据噪声系数计算公式,如果N2=2N1,则方程变为NF= ENR.20l两倍功率方法噪声系数测量方框图214.4.2 Y因子法噪声系数测量l 设Y= N2/ N1, 则有NF = ENR- 10lg (Y-1) 从方程可以看出,不需要测出N2和N1的绝对值,而只需测出他们比值即Y,就

6、可以确定NF,这就是这个方法名称的原因.22Y因子法噪声系数测量方框图23补充内容: 级联电路的噪声系数计算242526计算题l1、习题5-4l2、若噪声系数改为噪声温度10000K（A）、 5000K（B）、20000K（C），则噪声系数最小值为多少dB，连接顺序？作业3-2、3-3、5-6272829噪声系数测试第一节 基本概念第二节 噪声发生器第三节 噪声系数分析仪第四节 手动测量 两倍功率方法噪声系数测量 Y因子法噪声系数测量补充内容: 级联电路的噪声系数计算第五节 自动噪声系数测量第六节 影响噪声系数测试精度的一些因素30第五节 自动噪声系数测量l自动噪声系数测量需要用噪声源和自动噪

7、声测试仪完成31扩频测试l噪声源和自动噪声测试仪的频率范围是10MHz到26.5GHz，另外还有一个26.5GHz到40GHz的噪声源。 1. 那么，我要测试一个35GHz到38GHz的放大器噪声系数，利用上面的仪器，能不能测试，如果能，怎么测？如果不能，为什么？ 2.测试一个接收机（内置本振）的噪声系数，射频34GHz,中频10GHz，利用上面的仪器，能不能测试，如果能，怎么测？如果不能，为什么？323334例:放大器测试35例:变频器测试36第六节 影响噪声系数测试精度的一些因素3738l环境温度: 获得外部噪声的值,标准的温度(T0)被设定为290K,制造商所给出的超噪比与它相关,所以,温度的变化会导致噪声系数测量误差394041l