您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
噪聲系數(shù)測(cè)量方法及測(cè)量結(jié)果的不確定性
噪聲系數(shù)的高低決定著接收機(jī)的性能。在實(shí)際測(cè)試過程中所有可能的測(cè)量誤差來源以及可以避免或減小的方法。由于不可避免的測(cè)量誤差引入了測(cè)量不確定度,因此給出了噪聲系數(shù)測(cè)量結(jié)果的不確定度的評(píng)定方法。噪聲系數(shù)測(cè)量的不確定度與被測(cè)件的噪聲系數(shù)及增益關(guān)系密切,針對(duì)本測(cè)試系統(tǒng),計(jì)算出測(cè)試結(jié)果不確定度的范圍為0.41~0.63 dB。
噪聲系數(shù)測(cè)量方法
主要有兩種測(cè)量噪聲系數(shù)的方法。zui常用的是所謂 Y 因子法或冷熱源法，安捷倫科技的噪聲系數(shù)分析儀和頻譜分析儀都是用這種方法測(cè)量噪聲系數(shù)。
Y 因子法使用經(jīng)過校準(zhǔn)的由特制的可以打開和關(guān)閉的噪聲二極管組成的噪聲源，在噪聲源的后面還有一個(gè)用來提供較好的輸出匹配的衰減器，如圖2 所示。當(dāng)二極管被關(guān)閉，也即沒有偏置電流存在的時(shí)候，噪聲源對(duì)于被測(cè)器件來說所呈現(xiàn)的是一個(gè)溫度為室溫的負(fù)載。當(dāng)二極管被反向偏置的時(shí)候，它所產(chǎn)生的雪崩效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)超過負(fù)載在室溫環(huán)境下所產(chǎn)生的噪聲的電噪聲，這個(gè)額外產(chǎn)生的噪聲的量被表征為“超噪比”(即 ENR)。對(duì)于一個(gè)給定的噪聲源，ENR 的值會(huì)隨著頻率的變化而變化。根據(jù)噪聲源內(nèi)部衰減器的情況的不同，典型噪聲源的 ENR 的額定值的范圍在 5 dB 到 15 dB 之間。使用噪聲源可以在被測(cè)器件的輸出端口得到兩個(gè)噪聲功率的測(cè)量結(jié)果，然后，這兩個(gè)測(cè)量結(jié)果的比值 — 被稱之為 Y 因子 — 可以用來計(jì)算噪聲系數(shù)。使用 Y 因子法進(jìn)行測(cè)量還可以產(chǎn)生被測(cè)器件的標(biāo)量增益的測(cè)量結(jié)果。
第二種測(cè)量噪聲系數(shù)的方法是冷源法，有時(shí)也把這種方法叫做直接噪聲測(cè)量法 — 在被測(cè)器件的輸入端口連接一個(gè)冷 (通常是室溫的) 負(fù)載，另外再單獨(dú)測(cè)量被測(cè)器件的增益。使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 (VNA) 測(cè)量噪聲系數(shù)就經(jīng)常采用冷源法，因?yàn)檫@可以使我們?cè)跍y(cè)量放大器或變頻器時(shí)，只需要把被測(cè)器件與儀表進(jìn)行一次連接，就可以完成諸如 S 參數(shù)、增益壓縮、噪聲系數(shù)等多項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試。
測(cè)量結(jié)果的不確定性
有幾個(gè)關(guān)鍵因素會(huì)影響到整個(gè)噪聲系數(shù)測(cè)量結(jié)果的不確定性。選擇噪聲系數(shù)測(cè)試方案時(shí)，非常重要的一點(diǎn)是要選擇一種能把影響整個(gè)噪聲系數(shù)不確定性諸因素中zui主要因素的影響降低到zui小的方法。
這些可以影響噪聲系數(shù)測(cè)量結(jié)果不確定性的因素，有一部分可在儀表的技術(shù)指標(biāo)中找到，例如儀表本身測(cè)試結(jié)果的不確定性、超噪聲比(ENR) 的不確定性和抖動(dòng)等。而其它因素則取決于測(cè)試系統(tǒng)與DUT之間的相互作用。例如，由于系統(tǒng)源匹配的不完善(偏離理想的50 歐姆)，就會(huì)有兩種誤差來源。*個(gè)為失配誤差，這會(huì)導(dǎo)致測(cè)試系統(tǒng)與DUT 之間的能量傳送不理想。第二個(gè)誤差源則來自于DUT內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲與從DUT一側(cè)看到的源匹配(Γs) 之間的相互作用。下圖比較了Y 因子方法與冷噪聲源方法(PNA-X 所用的方法) 之間噪聲系數(shù)測(cè)量結(jié)果的不確定性。在這個(gè)例子中放大器的噪聲系數(shù)為3dB，增益為15 dB，輸入和輸出匹配為10dB，其噪聲參數(shù)也是比較適中的(Fmin = 2.8dB、Γopt = 0.27 + j0 和Rn= 37.4)。