1、噪聲的定義

噪聲(sheng)系數是度量(liang)被測件(jian)（DUT）在射頻信號(hao)通過時主要由于器件(jian)中的(de)(de)(de)電子(zi)不規則熱運動(dong)附加到信號(hao)上的(de)(de)(de)雜亂信號(hao)，為了衡(heng)量(liang)這種惡化程度，引入噪聲(sheng)因(yin)子(zi)F（Noise Factor）和(he)噪聲(sheng)系數NF（Noise Figure）的(de)(de)(de)概念，也(ye)就是說噪聲(sheng)系數量(liang)化了DUT降低信號(hao)的(de)(de)(de)信噪比的(de)(de)(de)程度；

圖1.1 有用信(xin)號(hao)經過DUT前后的(de)信(xin)噪(zao)比變(bian)化

Noise Factor: F = SNRIN/SNROUT

Noise Figure: FdB = 10lg(SNRIN/SNROUT)

在射頻(pin)收發鏈路中，通常(chang)接收機鏈路尤(you)其(qi)關注(zhu)噪聲(sheng)系數(shu)，因為這決定了接收機的(de)(de)靈敏(min)度，噪聲(sheng)系數(shu)越低，接收靈敏(min)度越高；從應(ying)用的(de)(de)角度講，接收機噪聲(sheng)系數(shu)對雷(lei)(lei)達(da)和軍民用通信(xin)系統至關重要，高的(de)(de)NF是(shi)限制(zhi)雷(lei)(lei)達(da)最遠探測距(ju)離的(de)(de)最主(zhu)要因素；

2、噪聲的測試原理

2.1 兩種噪聲測量方法

2.1.1 Y 因子法

Y因子法測量噪聲系數需要設備包含頻譜儀和標準ENR的噪聲源，通過打開和關閉噪聲源電源（28V DC）使其置冷和置熱，從(cong)而測到兩種狀態下(xia)的(de)總功率，從(cong)而算出(chu)DUT本身的(de)噪聲；

圖2.1  Y因子法測量噪聲原理圖

圖(tu)2.2  Y因(yin)子法測量噪聲(sheng)的計算方法

進行測量的三個主要步驟

1).校(xiao)準(zhun)測(ce)試設備的(de)噪聲系數；

2).DUT與(yu)設備級聯并測量；

3).計算(suan)噪聲(sheng)系(xi)數；

選擇噪聲源和頻譜儀的幾點注意：

1). 校準過程中要求打開和關閉噪聲源之間的差異至少為3dB,因此我們必須選擇ENR至少比頻譜分析儀的噪聲系數大3dB的噪聲源，即：

ENR > NFSA + 3dB

2).測量過程中要(yao)求打(da)開和關閉(bi)噪聲源(yuan)之(zhi)間(jian)的(de)差異至(zhi)少(shao)(shao)為5dB，因(yin)此我們必須選擇ENR至(zhi)少(shao)(shao)比(bi)DUT的(de)噪聲系數大5dB的(de)噪聲源(yuan)，即：

ENR > NFDUT + 5dB

3).為解決測量和校準步驟之間的差異提出的，要求校準和測量步驟之間的差異至小于為1dB，這可以通過選擇頻譜分析儀和前置放大器來實現，以使DUT的NF+增益至少比頻譜分析儀的NF高1dB。

NFDUT + GainDUT > NFSA + 1dB

如果做到以上(shang)三點(dian)，Y因子法測到的NF數據(ju)才是可信(xin)的；

2.1.2 冷源法(fa)（增(zeng)益(yi)法(fa)）

DUT的輸(shu)出(chu)噪(zao)(zao)聲(sheng)絕對功(gong)率是DUT的增益(yi)對DUT的固有噪(zao)(zao)聲(sheng)進行(xing)放大(da)后的結(jie)(jie)果(guo)，如果(guo)可(ke)以精確地測(ce)得(de)放大(da)器的增益(yi)，那么就可(ke)以從測(ce)量(liang)(liang)結(jie)(jie)果(guo)中把經放大(da)的輸(shu)入噪(zao)(zao)聲(sheng)扣(kou)除，由此就計算出(chu)噪(zao)(zao)聲(sheng)系數，因此測(ce)量(liang)(liang)DUT的增益(yi)測(ce)量(liang)(liang)至關重(zhong)要，因此冷源法又(you)稱增益(yi)法。

冷(leng)源法是(shi)使用信號分析儀來測量(liang)DUT的(de)增益和輸出噪聲(sheng)絕對(dui)功率。

冷源法通常對高增益的LNA最為有效，因為對于明顯高于信號源本底噪聲的(de)信號(hao)(hao)來說(shuo)，信號(hao)(hao)分析(xi)儀能夠(gou)有效的(de)測量出來。

同Y因子法一樣，冷源法需要校準表征儀器內部噪聲接收機的噪聲系數和增益，校準需要一個噪聲源來完成，或者也可以使用功率計做掃頻(pin)測量來確定接收機(ji)的有(you)效噪聲帶寬。

整(zheng)個校準由三(san)個步驟組成

1). 把(ba)噪聲源連接到矢網端口2

測量冷熱兩種(zhong)狀態下的(de)噪聲(sheng)功率

測量冷(leng)熱兩種狀態下噪聲源的匹配

2). 連(lian)接直通(tong)件(在端(duan)口(kou)1和端(duan)口(kou)2之間)

測(ce)量(liang)0、15、30 dB 三(san)種設置狀(zhuang)態下增益的差異

測(ce)量噪聲(sheng)接收機的負載匹配(pei)

測(ce)量用作阻抗調諧(xie)器的電(dian)子校準件的Γs

3). 連(lian)接電子校準件(在端(duan)口1和端(duan)口2之間)

測量常規(gui)S 參數的誤差項(xiang)

用電子校準件(jian)測量在不(bu)同Γs的條(tiao)件(jian)下(xia)接(jie)收機的噪聲功(gong)率(不(bu)使用調諧器)

3、總結