噪声系数测量的三种典型方法
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2020-08-12
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噪声系数测量的三种典型方法噪声系数测量的三种典型方法
噪声系数是微波产品研制和生产过程中的一项主要测量参数，是表征接收机及其组成部件在有热噪声存在的情
况下处理微弱信号能力的关键参数之一，噪声系数的计量测试更是噪声计量测试的重要内容。本讲我们主要介
绍噪声系数测量的三种典型方法。
1 引言
在工程上定义噪声因子(F)为若线性两端口网络具有确定的输入端和输出端，且输入端源阻抗处于290。K(室温)时，网络输入
端信号噪声功率比与网络输出端信号噪声功率比的比值。
其中， Si为输入信号功率，Ni为输入噪声功率，So 为输出信号功率，No为输出噪声功率，G为两端口网络增益，Na为两端口
网络本身的噪声功率。
它明确地表明了由于网络产生噪声，使网络输入端信噪比经过该网络传输后信噪比恶化的倍数，也就是传输网络对其输出端总
噪声功率贡献的大小。噪声系数(NF)为噪声因子的对数表达形式，定义如下：
可重复的、高精度的噪声系数测量方法是非常重要的，本文讨论其中三种典型方法：噪声测试仪法、增益法和Y系数法，并通
过实验验证Y系数法的准确度。
2 噪声测试仪法
使用噪声测试仪是测量噪声系数最直接方法，在大多数情况下也是最准确的。工程师可在特定的频率范围内测量噪声系数。噪
声测试仪能够同时显示增益和噪声系数来帮助测量。噪声测试仪的测试原理图如图1所示。
噪声测试仪测 试噪声系数的核心是Y系数法。首先，噪声测试仪本身是一台接收机，可以用来测试输人的噪声功率；其次噪声
测试仪需要控制一个噪声源的加电和不加电状态，对被测件(DUT)进行测试。
噪声系数测试仪，如AV3984噪声系数分析仪，产生28VDC脉冲信号驱动噪声源(AV16604)，该噪声源产生噪声驱动DUT．由
于分析仪已知噪声源的输入噪声和信噪比，DUT的噪声系数可以在内部计算和在屏幕上显示。
使用噪声系数测试仪是测量噪声系数的最直接方法。测量人员可在特定的频率范围内测量噪声系数，通常噪声分析仪在超低的
噪声测量中准确度更高一些，当测量很高的噪声系数时，测量结果会不准确。
3 增益法
目前噪声系数的测量主要使用专用的噪声系数测试仪，但当不具备这种专用设备或者所要求测试频率范围不在其范围时，可以
采用频谱分析仪测量噪声系数，即增益法，该方法对于频率在所用频谱仪频率范围内的被测件都能进行测量。
基于噪声系数的定义可以得到一个测量公式 ：
式(3)中，Pout是已测的噪声功率谱密度，-174 dBm/Hz是290°K(室温)时环境噪声的功率谱密度，BW是感兴趣的频率带
宽，Gain是系统的增益。式(3)中每个变量均为对数，为简化公式，我们可以直接测量输出噪声功率谱密度(dBm/Hz)，这时式
(3)变为：
以接收机为例，测试原理如图2所示。
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