第四章 噪聲系數(shù)測量

1、1第四章 噪聲系數(shù)測試2噪聲系數(shù)測試第一節(jié) 基本概念第二節(jié) 噪聲發(fā)生器第三節(jié) 噪聲系數(shù)分析儀第四節(jié) 手動測量 兩倍功率方法噪聲系數(shù)測量 Y因子法噪聲系數(shù)測量補充內(nèi)容: 級聯(lián)電路的噪聲系數(shù)計算第五節(jié) 自動噪聲系數(shù)測量第六節(jié) 影響噪聲系數(shù)測試精度的一些因素3第一節(jié) 基本概念 噪聲特性是元件和系統(tǒng)的最重要參數(shù)之一,是元件和系統(tǒng)性能水平的重要體現(xiàn). 噪聲和信號是兩個對立而統(tǒng)一的概念,從廣義上講,噪聲就是擾亂或干擾有用信號的不期望的擾動,它使通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘柺艿礁蓴_或使之失真. 為了更好的理解噪聲的重要性,我們首先舉一個較形象的例子.45678定義: 噪聲即元件或系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的干擾,從 而導致電路的性

2、能惡化. 對噪聲的量化主要有兩個參數(shù),他們是相關(guān)的,一個是噪聲因子,第二個是噪聲系數(shù).9l噪聲因子的定義是輸入信噪比與輸出信噪比的比值,即 F= (Si/Ni) / (So/No) l 噪聲系數(shù)是噪聲因子的對數(shù),即: NF=10lg F 噪聲系數(shù)的單位是dB,實際應(yīng)用中通常采用噪聲系數(shù).10l另外,噪聲溫度也可以用于表述器件或系統(tǒng)的噪聲性能,下面的公式表述了噪聲系數(shù)與噪聲溫度的關(guān)系: NF=10lg (1+TN/290) TN即稱為噪聲溫度,單位是K. 要熟悉 F, NF 和 TN之間的關(guān)系11第二節(jié) 噪聲發(fā)生器 噪聲發(fā)生器是一種能產(chǎn)生連續(xù)譜噪聲的裝置,它是一種用來測試接收機噪聲系數(shù)的專用儀器

3、. 噪聲發(fā)生器也稱為噪聲源.一個良好的噪聲源應(yīng)在規(guī)定的頻帶內(nèi)具有均勻的功率譜密度和一定的輸出噪聲功率.常見的噪聲源是冷/熱噪聲源,飽和二極管噪聲源,氣體放電管噪聲源和固態(tài)噪聲源.12冷/熱噪聲源l所有源中精度最高l寬帶l溫度低（77K左右），用于低噪聲接收機測試l幅度相位有很高的匹配特性l不適用于高噪聲測試l需要液氮環(huán)境（Labs only） 13二極管噪聲源l工作頻率低l直流電流和超噪比有簡單直接的關(guān)系l超噪比可變(不同的電流)l冷態(tài)熱態(tài)切換無失配 14氣體放電管噪聲源 同軸結(jié)構(gòu)：l噪聲溫度高（10000K20000K，ENR:15.318.4dB）l較寬頻帶（25GHz）l方便使用l適合用

4、于系統(tǒng)l經(jīng)濟耐用l冷態(tài)熱態(tài)切換失配較大l頻帶邊緣有較大耦合，需要修正 波導結(jié)構(gòu)：l頻率范圍決定于波導尺寸l耦合修正小l冷態(tài)熱態(tài)切換失配比同軸結(jié)構(gòu)小，但是大于冷/熱噪聲源和二極管噪聲源l無脈沖泄露15固態(tài)噪聲源l較高超噪比l體積尺寸小l高可靠性l較高頻率范圍l較小失配誤差 16第三節(jié) 噪聲系數(shù)分析儀l噪聲系數(shù)分析儀實際上是一臺高靈敏度、低噪聲的超外差式接收機.l下面以中國電子科技集團公司41研究所研制的AV3981型噪聲系數(shù)分析儀為例來介紹一下噪聲系數(shù)分析儀的基本組成和工作原理.1718第四節(jié) 手動測量l噪聲系數(shù)的計算公式如下 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:其含義是噪聲源超過標準噪聲溫度T0熱噪聲的倍數(shù). ENR一般由噪聲發(fā)生器技術(shù)說明書給出. N2: 當噪聲源開啟時的噪聲功率 N1: 當噪聲源關(guān)閉時的噪聲功率194.4.1兩倍功率方法噪聲系數(shù)測量l主要思想: 根據(jù)噪聲系數(shù)計算公式,如果N2=2N1,則方程變?yōu)镹F= ENR.20l兩倍功率方法噪聲系數(shù)測量方框圖214.4.2 Y因子法噪聲系數(shù)測量l 設(shè)Y= N2/ N1, 則有NF = ENR- 10lg (Y-1) 從方程可以看出,不需要測出N2和N1的絕對值,而只需測出他們比值即Y,就

6、可以確定NF,這就是這個方法名稱的原因.22Y因子法噪聲系數(shù)測量方框圖23補充內(nèi)容: 級聯(lián)電路的噪聲系數(shù)計算242526計算題l1、習題5-4l2、若噪聲系數(shù)改為噪聲溫度10000K（A）、 5000K（B）、20000K（C），則噪聲系數(shù)最小值為多少dB，連接順序？作業(yè)3-2、3-3、5-6272829噪聲系數(shù)測試第一節(jié) 基本概念第二節(jié) 噪聲發(fā)生器第三節(jié) 噪聲系數(shù)分析儀第四節(jié) 手動測量 兩倍功率方法噪聲系數(shù)測量 Y因子法噪聲系數(shù)測量補充內(nèi)容: 級聯(lián)電路的噪聲系數(shù)計算第五節(jié) 自動噪聲系數(shù)測量第六節(jié) 影響噪聲系數(shù)測試精度的一些因素30第五節(jié) 自動噪聲系數(shù)測量l自動噪聲系數(shù)測量需要用噪聲源和自動噪

7、聲測試儀完成31擴頻測試l噪聲源和自動噪聲測試儀的頻率范圍是10MHz到26.5GHz，另外還有一個26.5GHz到40GHz的噪聲源。 1. 那么，我要測試一個35GHz到38GHz的放大器噪聲系數(shù)，利用上面的儀器，能不能測試，如果能，怎么測？如果不能，為什么？ 2.測試一個接收機（內(nèi)置本振）的噪聲系數(shù)，射頻34GHz,中頻10GHz，利用上面的儀器，能不能測試，如果能，怎么測？如果不能，為什么？323334例:放大器測試35例:變頻器測試36第六節(jié) 影響噪聲系數(shù)測試精度的一些因素3738l環(huán)境溫度: 獲得外部噪聲的值,標準的溫度(T0)被設(shè)定為290K,制造商所給出的超噪比與它相關(guān),所以,溫度的變化會導致噪聲系數(shù)測量誤差394041l