三毫米單片集成電路噪聲系數測量技術(shù)

噪聲系數測量對本振相位噪聲的要求應滿(mǎn)足下述任何一種表述：
a偏離載波一個(gè)中頻處的相位噪聲電平不超過(guò)-130 dBm／Hz；
b本振相位噪聲電平不超過(guò)[-174 dBm／Hz+NFdut+Gdut]。
實(shí)測本振信號發(fā)生器AV1482A相位噪聲在偏離載波大于50MHz時(shí)均為-11O dBc／Hz，由于采用平衡混頻器，其對本振噪聲有20 dB的抑制度，且本振至輸入端隔離為20 dB，因此，本振相位噪聲在混頻器輸入端引起的噪聲電平為：

式中：Pt(dBm／Hz)為本振相位噪聲漏至混頻器輸入端的功率；Pc(dBm)為本振載波功率；L(dBc／Hz)為本振相位噪聲；Im(dB)為混頻器本振輸入端至射頻輸入端的隔離度；Sm(dB)為混頻器對本振的相位噪聲的抑制度；NFdut(dB)為DUT的噪聲系數；Gdut(dB)為DUT的增益。
在最壞條件下，NFdut=3 dB，Gdut=0 dB，NFsys=5 dB，Gsys=30 dB。
被測件在輸入阻抗為50 Ω時(shí)產(chǎn)生的噪聲功率與本身的噪聲和系統低噪聲放大器的噪聲在混頻器輸入端產(chǎn)生的噪聲功率：
Pn=KT0+NFdut+GdutNFsys+Gsys=-174 dBm+3 dB+0 dB+5 dB+30 dB=-136 dBm／Hz
式中：NFsys(dB)為低噪聲放大器的噪聲系數；Gsys(dB)為低噪聲放大器的增益；B(Hz)為噪聲帶寬；T0(K)為標準溫度(290 K)；K為波爾茲曼常數(1．38×10-23)。
結論：本系統本振相位噪聲在混頻器輸入端產(chǎn)生的噪聲電平均不超過(guò)要求：
-147 dBm／Hz-130 dBm／Hz滿(mǎn)足a項要求；
-147dBm／Hz-136 dBm／Hz滿(mǎn)足b項要求。
由于噪聲系數測量時(shí)要做系統校準，對系統二級噪聲進(jìn)行修正，因此滿(mǎn)足上述條件就不會(huì )對噪聲系數測量不確定度產(chǎn)生影響。
(3)在系統中加入3 mm低噪聲放大器
在3 mm頻段平衡混頻器變頻損耗>1O dB，噪聲系
數也在這樣的量級，如果系統加入低噪聲放大器，不僅減小了系統二級噪聲的貢獻，也使系統工作十分穩定，測量數據的重復性很好。同時(shí)減小了系統本振相位噪聲對系統測量的影響。
(4)計算了測量系統動(dòng)態(tài)范圍
①放大器動(dòng)態(tài)范圍的估算：
考慮到放大器的增益和噪聲系數的起伏，取其噪聲系數為5 dB，則：

放大器P-1dB壓縮點(diǎn)的輸入信號為-40 dBm，所以放大器的動(dòng)態(tài)范圍為23．6 dBm。
②系統動(dòng)態(tài)范圍的估算
噪聲源輸出功率的估算：
首先求噪聲源平均超噪比值(ENR)：

輸出噪聲功率為：

這樣估算出系統的動(dòng)態(tài)范圍為15dB左右，因此，增益大于15 dB的放大器需在放大器后接入衰減器一同測試。