噪聲系數(shù)測(cè)量的三種典型方法

　　4 Y系數(shù)法

　　Y系數(shù)法是測(cè)量噪聲系數(shù)的一種典型方法。Y系數(shù)是指當(dāng)被測(cè)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(yīng)的資用噪聲功率之比。噪聲源是Y系數(shù)法測(cè)量必不可少的設(shè)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(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)DC驅(qū)動(dòng)電壓供電時(shí)相當(dāng)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(qū)動(dòng)電源關(guān)閉時(shí)相當(dāng)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(cè)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(dǎo)出它的工作方程。

　　當(dāng)噪聲源轉(zhuǎn)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(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(biāo)準(zhǔn)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(diào)整標(biāo)準(zhǔn)衰減器使指示器的指示回到原來(lái)位置。設(shè)此時(shí)的衰減讀數(shù)為An，那么A = An - A0(dB)，可以得到Y(jié)系數(shù)的表達(dá)式為：

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

　　5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

　　將式(10)給出的Y系數(shù)代人式(9)，就復(fù)現(xiàn)了噪聲系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值Fs，結(jié)果如表1所示。

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

　　圖4實(shí)驗(yàn)框圖

　　依據(jù)圖4所示連接實(shí)驗(yàn)儀器，AV3984的噪聲系數(shù)性能指標(biāo)為±0.25 dB，測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

　　實(shí)驗(yàn)中使用標(biāo)準(zhǔn)衰減器，通過(guò)記錄噪聲系數(shù)分析儀的Phot值，代入下列公式計(jì)算，得出噪聲系數(shù)測(cè)量值：

　　結(jié)果表明，數(shù)據(jù)的最大偏差在0.25 dB內(nèi)。Y系數(shù)法能測(cè)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(zhǔn)確度更高。

　　實(shí)驗(yàn)中使用智能噪聲源，超噪比表可以自動(dòng)從噪聲源內(nèi)上載到噪聲系數(shù)分析儀內(nèi)，也可以在需要的時(shí)候通過(guò)命令上載。對(duì)于需要手動(dòng)輸入超噪比表的噪聲源，在測(cè)量之前一定要確認(rèn)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(guān)系表

　　6結(jié)束語(yǔ)

　　本文討論了測(cè)量接收機(jī)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。噪聲系數(shù)測(cè)試儀法最直接簡(jiǎn)單，在低噪聲測(cè)量中準(zhǔn)確度更高;增益法可用于所有頻段，尤其適合測(cè)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(cè)試，準(zhǔn)確度較高，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可看出數(shù)據(jù)的偏差較小，且不受增益限制。