噪聲系數測量的三種典型方法

　　4 Y系數法

　　Y系數法是測量噪聲系數的一種典型方法。Y系數是指當被測件(DUT)的輸入端處于2個(gè)不同的資用噪聲功率時(shí)，在DUT的輸出端得到的2個(gè)相應的資用噪聲功率之比。噪聲源是Y系數法測量必不可少的設備，噪聲源是能產(chǎn)生2種不同噪聲功率的噪聲發(fā)生器，一般需要用DC脈沖電源驅動(dòng)電壓，當DC驅動(dòng)電壓供電時(shí)相當于噪聲源開(kāi)，稱(chēng)為熱態(tài)，此時(shí)輸出大的噪聲功率;DC驅動(dòng)電源關(guān)閉時(shí)相當于噪聲源關(guān)斷，稱(chēng)為冷態(tài)，此時(shí)輸出常溫下的噪聲功率。噪聲源的熱溫與冷溫的差值稱(chēng)為噪聲源的超噪比(ENR)。

　　測試原理如圖1所示，為了進(jìn)一步說(shuō)明其工作原理，下面導出它的工作方程。

　　當噪聲源轉移到噪聲溫度T0時(shí)，DUT的輸出功率Pn為：

　　式中，ENR是噪聲源的超噪比(dB)，Y=CPn/CP0，功率比值，通常稱(chēng)為Y系數，F是噪聲系數(dB)。

　　圖3所示為Y系數量值發(fā)生器的組成原理圖。

　　圖3 Y系數發(fā)生器原理圖

　　首先使噪聲源工作在噪聲溫度T0(冷態(tài))，射頻衰減器置于0(dB)，標準衰減器置于A(yíng)0(dB)，并使指示器指示在某一位置;然后，噪聲源工作在噪聲溫度Tn(熱態(tài))，調整標準衰減器使指示器的指示回到原來(lái)位置。設此時(shí)的衰減讀數為An，那么A = An - A0(dB)，可以得到Y系數的表達式為：

　　Y系數法適用于大范圍噪聲系數的測量，簡(jiǎn)單易行并且準確度高，只需要知道噪聲源的ENR，并測量出噪聲源冷、熱2個(gè)狀態(tài)下的輸出噪聲功率，不用測量DUT的增益，因此在對噪聲系數準確度做檢定時(shí)采用此方法。

　　5實(shí)驗驗證

　　將式(10)給出的Y系數代人式(9)，就復現了噪聲系數標準值Fs，結果如表1所示。

　　我們選用AV3984型微波噪聲系數分析儀進(jìn)行實(shí)驗，其工作頻率為10 MHz～26.5 GHz，實(shí)驗框圖如圖4所示。

　　圖4實(shí)驗框圖

　　依據圖4所示連接實(shí)驗儀器，AV3984的噪聲系數性能指標為±0.25 dB，測試數據如表2所示。

　　實(shí)驗中使用標準衰減器，通過(guò)記錄噪聲系數分析儀的Phot值，代入下列公式計算，得出噪聲系數測量值：

　　結果表明，數據的最大偏差在0.25 dB內。Y系數法能測量很大的噪聲系數范圍，適用于任何頻段，不受增益限制，準確度更高。

　　實(shí)驗中使用智能噪聲源，超噪比表可以自動(dòng)從噪聲源內上載到噪聲系數分析儀內，也可以在需要的時(shí)候通過(guò)命令上載。對于需要手動(dòng)輸入超噪比表的噪聲源，在測量之前一定要確認所使用的超噪比表與噪聲源是匹配的。

　　噪聲系數FS - Y系數值關(guān)系表

　　6結束語(yǔ)

　　本文討論了測量接收機噪聲系數的三種方法，每種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，適用于特定的應用。噪聲系數測試儀法最直接簡(jiǎn)單，在低噪聲測量中準確度更高;增益法可用于所有頻段，尤其適合測量較高的噪聲系數，但受頻譜儀的基底噪聲限制;Y系數法適用于所有的系統噪聲系數測試，準確度較高，通過(guò)實(shí)驗驗證可看出數據的偏差較小，且不受增益限制。