噪聲系數(shù)測量的三種典型方法

　　4 Y系數(shù)法

　　Y系數(shù)法是測量噪聲系數(shù)的一種典型方法。Y系數(shù)是指當被測件(DUT)的輸入端處于2個不同的資用噪聲功率時，在DUT的輸出端得到的2個相應的資用噪聲功率之比。噪聲源是Y系數(shù)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脈沖電源驅動電壓，當DC驅動電壓供電時相當于噪聲源開，稱為熱態(tài)，此時輸出大的噪聲功率;DC驅動電源關閉時相當于噪聲源關斷，稱為冷態(tài)，此時輸出常溫下的噪聲功率。噪聲源的熱溫與冷溫的差值稱為噪聲源的超噪比(ENR)。

　　測試原理如圖1所示，為了進一步說明其工作原理，下面導出它的工作方程。

　　當噪聲源轉移到噪聲溫度T0時，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，通常稱為Y系數(shù)，F(xiàn)是噪聲系數(shù)(dB)。

　　圖3所示為Y系數(shù)量值發(fā)生器的組成原理圖。

　　圖3 Y系數(shù)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A0(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位置。設此時的衰減讀數(shù)為An，那么A = An - A0(dB)，可以得到Y系數(shù)的表達式為：

　　Y系數(shù)法適用于大范圍噪聲系數(shù)的測量，簡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(shù)準確度做檢定時采用此方法。

　　5實驗驗證

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

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

　　圖4實驗框圖

　　依據(jù)圖4所示連接實驗儀器，AV3984的噪聲系數(shù)性能指標為±0.25 dB，測試數(shù)據(jù)如表2所示。

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

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

　　實驗中使用智能噪聲源，超噪比表可以自動從噪聲源內上載到噪聲系數(shù)分析儀內，也可以在需要的時候通過命令上載。對于需要手動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(shù)FS - Y系數(shù)值關系表

　　6結束語

　　本文討論了測量接收機噪聲系數(shù)的三種方法，每種方法都有其優(yōu)缺點，適用于特定的應用。噪聲系數(shù)測試儀法最直接簡單，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(shù)，但受頻譜儀的基底噪聲限制;Y系數(shù)法適用于所有的系統(tǒng)噪聲系數(shù)測試，準確度較高，通過實驗驗證可看出數(shù)據(jù)的偏差較小，且不受增益限制。