模擬技術(shù)知識課堂:噪聲系數(shù)的計算及測量方法三

　　Y因數(shù)法是另外一種常用的測量噪聲系數(shù)的方法。為了使用Y因數(shù)法，需要ENR(冗余噪聲比)源。這和前面噪聲系數(shù)測試儀部分提到的噪聲源是同一個東西。裝置圖見圖3。

　　圖3。

　　ENR頭通常需要高電壓的DC電源。比如HP346A/B噪聲源需要28伏DC。這些ENR頭能夠工作在非常寬的頻段(例如HP346A/B為 10MHz至18GHz)，在特定的頻率上本身具有標(biāo)準(zhǔn)的噪聲系數(shù)參數(shù)。表2給出具體的數(shù)值。在標(biāo)識之間的頻率上的噪聲系數(shù)可通過外推法得到。

　　開啟或者關(guān)閉噪聲源(通過開關(guān)DC電壓)，工程師可使用頻譜分析儀測量輸出噪聲功率譜密度的變化。計算噪聲系數(shù)的公式為:

　　在這個式子中，ENR為上表給出的值。通常ENR頭的NF值會列出。Y是輸出噪聲功率譜密度在噪聲源開啟和關(guān)閉時的差值。這個公式可從以下得到。

　　ENR噪聲頭提供兩個噪聲溫度的噪聲源：熱溫度時T=TH(直流電壓加電時)和冷溫度T=290°K。ENR噪聲頭的定義為：

　　冗余噪聲通過給噪聲二極管加偏置得到。現(xiàn)在考慮在冷溫度T=290°K時與在熱溫度T=TH時放大器(DUT)功率輸出比：

　　Y=G(Th+Tn)/G(290+Tn)=(Th/290+Tn/290)/(1+Tn/290)

　　這就是Y因數(shù)法，名字來源于上面的式子。

　　根據(jù)噪聲系數(shù)定義，F(xiàn)=Tn/290+1，F(xiàn)是噪聲因數(shù)(NF=10*log(F))，因而Y=ENR/F+1。在這個公式中，所有變量均是線性關(guān)系，從這個式子可得到上面的噪聲系數(shù)公式。

　　我們再次使用MAX2700作為例子演示如何使用Y因數(shù)法測量噪聲系數(shù)。裝置圖見圖3。連接HP346AENR到RF的輸入。連接28V直流電壓到噪聲源頭。我們可以在頻譜儀上監(jiān)視輸出噪聲功率譜密度。開/關(guān)直流電源，噪聲譜密度從-90dBm/Hz變到-87dBm/Hz。所以 Y=3dB。為了獲得穩(wěn)定和準(zhǔn)確的噪聲功率譜密度讀數(shù)，RBW/VBW設(shè)置為0.3。從表2得到，在2GHz時ENR=5.28dB，因而我們可以計算 NF的值為5.3dB。

　　以上討論了測量射頻器件噪聲系數(shù)的三種方法。每種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，適用于特定的應(yīng)用。表3是三種方法優(yōu)缺點(diǎn)的總結(jié)。理論上，同一個射頻器件的測量結(jié)果應(yīng)該一樣，但是由于射頻設(shè)備的限制(可用性、精度、頻率范圍、噪聲基底等)，必須選擇最佳的方法以獲得正確的結(jié)果。