《微波毫米波模块噪声温度测试方法》

ICS33.060.99

CCSM34

团体标准

T/MJMXXXX-2021

微波毫米波模块噪声温度测试方法

MeasurementMethodonNTRformicrowaveandmillimeter-wavemodule

（征求意见稿）

2021.XX.XX

2021-XX-XX发布2021-XX-XX实施

东莞市数字产业协会发布

T/MJMXXX-2021

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规

则》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本文件由东莞市数字产业协会提出。

本文件主要起草单位：华南理工大学、广东省通讯终端产品质量监督检验中心、中国泰

尔实验室、广东省智能终端工业设计研究院、西可通信技术设备(河源)有限公司、中山香山

微波技术有限公司

本文件主要起草人：陈海东、薛泉、黄辉雄、王帅、车文荃、王洪博、袁明义、唐锟、

汪鹏、杨直晓。

本文件为首次制定。

1

T/MJMXXX-2021

微波毫米波模块噪声温度测试方法

1范围

本文件规定了微波毫米波模块噪声温度（NTR）定义，以及基于传导法和空口法的测试方法。

本文件适用微波毫米波模块、接收机、发射机、封装天线等器件和系统的噪声温度（NTR）的测试。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文

件。

ETSITS138104V16.4.0——20205G;NR;基站(BS)无线发送和接收(5G;NR;BaseStation(BS)

radiotransmissionandreception)；

IEEERecommendedPracticeforAntennaMeasurements；

3术语和定义、缩略语

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

噪声温度（NTR）

表示噪声源（热源﹑噪声管﹑射电源﹑接收机系统或其他有源多端网络）所发出的噪声功率的量度。

它等于一个电阻在与这个噪声源相同的带宽内﹐给出相同的功率时﹐所具有的绝对温度。NTR是衡量接收

机系统灵敏度的重要指标,通常以dB的形式表示，NTR越小，系统灵敏度越高。

3.2

超噪比（ENR)

噪声源的ENR即ExcessNoiseRatio，用于描述噪声源的噪声功率特性。

3.3

仪表本底噪声（NoiseFloor)

在测量中与信号存在与否无关的一切干扰，主要是由环境噪声信号和仪表自身的产生的噪声信号组成。

3.4

噪声源(NS)

满足测试设备的需要，为待测仪器提供噪声，并具有具体的ENR指标。

3.5

2

矢量信号分析仪(VSA)

测量和处理系统噪声的仪器，通过NTR测量衡量接收机的灵敏度。

3.6

待测器件（DUT）

所需测量噪声温度的模块（Deviceundertest)，可以是接收机、发射机、集成天线等。

3.7

1dB压缩点

增益下降到比线性增益低1dB时的输出概率值，用P1dB表示

4测试方法

4.1测试环境要求

测试环境要求如下：

——温度：15℃～35℃；

——相对湿度：45%～75%；

——大气压力：86kPa～106kPa。

当不能在大气条件下进行测试时，应在测试报告上写明测试环境条件。测试报告中应表明测试时环境

的温度T。

4.2测试仪表要求

4.2.1仪表类型

测试仪表可以是噪声源和信号（频谱）分析仪的组合，也可以是其它噪声发生设备和接收系统。

4.2.2精度要求

测试所用的仪表应在规定的有效校准期内，如无特殊说明，其精度应高于所测参数精度至少一个数量

级。

噪声源输出功率设置不超过1dB压缩点，接收噪声平均值必须大于仪表本底噪声10dB以上。

噪声源的ENR应小于DUT噪声系数10dB左右。

4.3测试原理

对于级联系统来讲，系统整体噪声温度可以用公式1表示：

(1)

其中，T1和G1分别表示相对于参考平面上的第一级模块的噪声温度和增益，T2和G2分别表示相对于参

考平面上的第二级模块的噪声温度和增益，以此类推。

3

T/MJMXXX-2021

被测射频组件通过同轴线缆将其输入输出两端分别连接噪声源和数字接收机（信号分析仪），所测的

总的噪声温度分为接收端的噪声温度和被测件的噪声温度两个部分。

𝑠�𝑅𝐷�

若接收端�的可以被校准，且被测�件的增益GDUT已知，则被�测件可以由公式2计算：

�𝑅�𝐷�(2)

�𝑅

由于测试时的环境温度不一定为290K，而噪声源的ENR值为290K时测得的标准值，故在测试前需

�𝐷�=�𝑠�−�𝐷�

要对噪声源进行温度校正。即当时,根据式（3）进行校正。

𝑜�

�

�≠290�(3)

式3中，表示修正后噪声源的超噪比;表示修正前噪声源的超噪比标准值;为标准参

考温度290K�;��𝐶为��噪声源处于关闭状态时噪声源�的��噪𝐶声�温度，即测试时噪声源的物理温度；�0

𝑜�

空口法测试�中�发射端天线与接收端天线之间的水平距离必须满足天线远场距离，如公式4所示，其中

R代表测试距离，D表示天线的孔径，代表测试信号的工作频率。

�

2(4)

2�

4.4NTR测试方法�≥�

4.4.1传导法

4.4.1.1测试框图

测试框图如图1所示。

(a)

(b)

图1基于传导法的NTR测试框图

4.4.1.2测试框图说明

4.4.1.2.1测试系统(a)

测试系统(a)中包含NS，VSA，两者用同轴连接线相连，共同构成(a)测试系统。

4

通过开启/关闭噪声源测得该系统的Y因子，记为，可用公式5表达为；

�1

𝑜𝑜(5)

���+�𝑅

1𝑜�𝑜�

其中为噪声源处于开启状态时噪声源�的=噪�声温=度��；+�𝑅为噪声源处于关闭状态时噪声源的噪声温度，

𝑜𝑜�

即测试时噪��声源的物理温度；为矢量信号分析仪VSA的�噪�声温度；其中可由噪声源的ENR根据式6

𝑜

得到。�𝑅��

(6)

根据式5、6可得到仪表自身的,其中设备指VSA，如公式7所示。

�𝑅

𝑜𝑜�(7)

��−�1∗��

�𝑅=�1−1

4.4.1.2.2测试系统(b)

测试系统(b)中包含NS，VSA以及待测器件DUT，DUT输入端与NS相连，DUT输出端与VSA相连，三者

共同构成(b)测试系统。

测试系统(b)测量得到的NTR值可以视为设备自身的噪声温度与待测仪器的构成，如公式8所

示。�𝑅�𝐷�

(8)

�𝑅

�𝑠�=�𝐷�+�𝐷�

4.4.1.3测试步骤

测试步骤如下：

a）按照图1(a)搭建测试系统，根据测试要求设置VSA各项参数;

b）通过多次开启和关闭噪声源，测得系统（a）的多个Y因子，后取平均数；

c）通过式3对噪声源的ENR值进行校准，并得到测试时噪声源开启和关闭时�的1噪声温度和；

𝑜𝑜�

d）将上述值代入式7中得到VSA的噪声温度值；����

e）按照图1(b)搭建测试系统，设备VSA设置参数与步骤a)完全一致；

f）通过多次开启和关闭噪声源，测得系统（b）的多个Y因子，后取平均数；

g）将上述值通过与步骤d同样的方法得到系统（b）的噪声温度：�2

h)通过式8得到DUT的噪声温度；

4.4.2空口法

4.4.2.1测试框图

测试框图如图2所示。

5

T/MJMXXX-2021

(a)

(b)

(c)

图2空口法NTR校准和测试原理,(a)DUT的空口法测试(b)空口校准

(c)设备校准

4.4.2.2测试框图说明

4.4.2.2.1测试系统(a)

测试系统(a)中包含NS，VSA，天线射频一体化模块DUT和测试天线构成；

测试系统(a)发射端由NS与测试天线构成，而接收端由VSA与DUT构成，两两用同轴线相连；

测试系统(a)测量得到的NTR值可以视为设备自身的，测试设备的和测试天线的构成,如

公式9所示。�𝑅�𝐷�𝐶��

(9)

�𝐷��𝑅

�1=𝐶��+𝐶��+𝐶��×�𝐷�

4.4.1.2.2测试系统(b)

测试系统(b)中包含NS，VSA和两个完全一致的测试天线构成,即;

测试系统(b)发射端与接收端都是由测试设备与测试天线构成；𝐶��1=𝐶��2,𝐶��1=𝐶��2

测试系统(b)测量得到的NTR值可以视为设备自身的，两根测试天线的构成,如公式10所示。

�𝑅𝐶��(10)

𝐶��2�𝑅

�2=𝐶��1+𝐶��1+𝐶��1×𝐶��2

6

4.4.1.2.2测试系统(c)

测试系统(c)中包含NS，VSA，两者用同轴连接线相连，共同构成(c)测试系统。

测试系统(c)测量得到的NTR值可以视为设备自身的，如公式11所示。

�𝑅(11)

�3=�𝑅

4.4.2.2测试步骤

测试步骤如下：

a）按照图2(c)搭

建测试系统，根据测试要求设置VSA各项参数;

b）通过多次开启和关闭噪声源，测得系统（a）的多个Y因子，后取平均数；

c）通过式3对噪声源的ENR值进行校准，并得到测试时噪声源开启和关闭时�的3噪声温度和；

𝑜𝑜�

d）将上述值代入式7中得到VSA的噪声温度值；����

e)按照图2(b)搭建测试系统，以与b)、c)、d)�同3样的方式得到系统2(b)的噪声温度值，并根据网

分或其他仪表测得此时系统的增益,并由式12得到待测天线的增益；�2

�2(12)

2

f)根据上述值和公式10得到待测�天�线��的=噪𝐶声��温1度=；𝐶��2=�2

g)按照图2(a)搭建测试系统，以与b)、c)、d)同样的方式得到系统2(a)的噪声温度值，并根据网

分或其他仪表测得此时系统的增益,此时�1

h)根据上述值和公式9即可得�到1DUT的�1噪=声�温��度�×,最��终��;DUT的噪声温度如式13所示；

�3(13)

2

�3�−�22

𝐷�112

�11+2

�=(�−−�2)×�

7

T/MJMXXX-2021

参考文献

[1]K.F.Warnick,M.V.Ivashina,R.Maaskant,andB.Woestenburg,"UnifiedDefinitionsofEfficienciesand

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2022,doi:10.1109/TIM.2022.3145351.

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InternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeeting,9-14

July20172017,pp.2059-2060,doi:10.1109/APUSNCURSINRSM.2017.8073072.

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[5]A.T.Sutinjo,D.C.X.Ung,andB.Juswardy,"Cold-SourceNoiseMeasurementofaDifferentialInput

Single-EndedOutputLow-NoiseAmplifierConnectedtoaLow-FrequencyRadioAstronomyAntenna,"IEEE

TransactionsonAntennasandPropagation,vol.66,no.10,pp.5511-5520,2018,doi:

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[7]E.Brookner,"Activeelectronicallyscannedarray(AESA)systemnoisetemperature,"in2013IEEE

InternationalSymposiumonPhasedArraySystemsandTechnology,15-18Oct.20132013,pp.760-767,doi:

10.1109/ARRAY.2013.6731925.

[8]Z.D.WuandS.Y.Qin,"Effectstudyofspectrumanalyzernoiseflooronantennanoisetemperature

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[9]S.Qin,L.Zhang,andZ.Li,"UncertaintyanalysisofantennanoisetemperaturemeasurementusingY-factor

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[10]V.Monebhurrun,"UseofStandardDefinitionsofTermsforAntennas&Propagation:IEEEStd.145&

IEEEStd.211,"in2018IEEEConferenceonAntennaMeasurements&Applications(CAMA),3-6Sept.2018

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[11]V.Monebhurrun,"IEEEStandard211-2018:IEEEStandardDefinitionsofTermsforRadioWave

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2019,doi:10.1109/MAP.2019.2907906.

[12]"IEEERecommendedPracticeforAntennaMeasurements,"IEEEStd149-2021(RevisionofIEEEStd

149-1977),pp.1-207,2022,doi:10.1109/IEEESTD.2022.9714428.

8

T/MJMXXX-2021

目录

前言..................................................................................1

1范围................................................................................2

2规范性引用文件......................................................................2

3术语和定义、缩略语..................................................................2

4测试方法............................................................................3

4.1测试环境要求......................................................................3

4.2测试仪表要求......................................................................3

4.2.1仪表类型........................................................................3

4.2.2精度要求........................................................................3

4.3测试原理..........................................................................3

4.4NTR测试方法.......................................................................4

4.4.1传导法..........................................................................4

4.4.1.1测试框图......................................................................4

4.4.1.2测试步骤......................................................................4

4.4.2空口法..........................................................................5

4.4.2.1测试框图......................................................................5

4.4.2.2测试步骤......................................................................7

I

T/MJMXXX-2021

微波毫米波模块噪声温度测试方法

1范围

本文件规定了微波毫米波模块噪声温度（NTR）定义，以及基于传导法和空口法的测试方法。

本文件适用微波毫米波模块、接收机、发射机、封装天线等器件和系统的噪声温度（NTR）的测试。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文

件。

ETSITS138104V16.4.0——20205G;NR;基站(BS)无线发送和接收(5G;NR;BaseStation(BS)

radiotransmissionandreception)；

IEEERecommendedPracticeforAntennaMeasurements；

3术语和定义、缩略语

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

噪声温度（NTR）

表示噪声源（热源﹑噪声管﹑射电源﹑接收机系统或其他有源多端网络）所发出的噪声功率的量度。

它等于一个电阻在与这个噪声源相同的带宽内﹐给出相同的功率时﹐所具有的绝对温度。NTR是衡量接收

机系统灵敏度的重要指标,通常以dB的形式表示，NTR越小，系统灵敏度越高。

3.2

超噪比（ENR)

噪声源的ENR即ExcessNoiseRatio，用于描述噪声源的噪声功率特性。

3.3

仪表本底噪声（NoiseFloor)

在测量中与信号存在与否无关的一切干扰，主要是由环境噪声信号和仪表自身的产生的噪声信号组成。

3.4

噪声源(NS)

满足测试设备的需要，为待测仪器提供噪声，并具有具体的ENR指标。

3.5

2

矢量信号分析仪(VSA)

测量和处理系统噪声的仪器，通过NTR测量衡量接收机的灵敏度。

3.6

待测器件（DUT）

所需测量噪声温度的模块（Deviceundertest)，可以是接收机、发射机、集成天线等。

3.7

1dB压缩点

增益下降到比线性增益低1dB时的输出概率值，用P1dB表示

4测试方法

4.1测试环境要求

测试环境要求如下：

——温度：15℃～35℃；

——相对湿度：45%～75%；

——大气压力：86kPa～106kPa。

当不能在大气条件下进行测试时，应在测试报告上写明测试环境条件。测试报告中应表明测试时环境

的温度T。

4.2测试仪表要求

4.2.1仪表类型

测试仪表可以是噪声源和信号（频谱）分析仪的组合，也可以是其它噪声发生设备和接收系统。

4.2.2精度要求

测试所用的仪表应在规定的有效校准期内，如无特殊说明，其精度应高于所测参数精度至少一个数量

级。

噪声源输出功率设置不超过1dB压缩点，接收噪声平均值必须大于仪表本底噪声10dB以上。

噪声源的ENR应小于DUT噪声系数10dB左右。

4.3测试原理

对于级联系统来讲，系统整体噪声温度可以用公式1表示：

(1)

其中，T1和G1分别表示相对于参考平面上的第一级模块的噪声温度和增益，T2和G2分别表示相对于参

考平面上的第二级模块的噪声温度和增益，以此类推。

3

T/MJMXXX-2021

被测射频组件通过同轴线缆将其输入输出两端分别连接噪声源和数字接收机（信号分析仪），所测的

总的噪声温度分为接收端的噪声温度和被测件的噪声温度两个部分。

𝑠�𝑅𝐷�

若接收端�的可以被校准，且被测�件的增益GDUT已知，则被�测件可以由公式2计算：

�𝑅�𝐷�(2)

�𝑅

由于测试时的环境温度不一定为290K，而噪声源的ENR值为290K时测得的标准值，故在测试前需

�𝐷�=�𝑠�−�𝐷�

要对噪声源进行温度校正。即当时,根据式（3）进行校正。

𝑜�

�

�≠290�(3)

式3中，表示修正后噪声源的超噪比;表示修正前噪声源的超噪比标准值;为标准参

考温度290K�;��𝐶为��噪声源处于关闭状态时噪声源�的��噪𝐶声�温度，即测试时噪声源的物理温度；�0

𝑜�

空口法测试�中�发射端天线与接收端天线之间的水平距离必须满足天线远场距离，如公式4所示，其中

R代表测试距离，D表示天线的孔径，代表测试信号的工作频率。

�

2(4)

2�

4.4NTR测试方法�≥�

4.4.1传导法

4.4.1.1测试框图

测试框图如图1所示。

(a)

(b)

图1基于传导法的NTR测试框图

4.4.1.2测试框图说明

4.4.1.2.1测试系统(a)

测试系统(a)中包含NS，VSA，两者用同轴连接线相连，共同构成(a)测试系统。

4

通过开启/关闭噪声源测得该系统的Y因子，记为，可用公式5表达为；

�1

𝑜𝑜(5)

���+�𝑅