噪声系数测量指导书part2.pdf

噪声系数测量手册 Part 2. 噪声系数测量技巧 安捷伦科技： 顾宏亮 1． 选择正确的噪声系数测量方法 现在我们知道，噪声系数测量主要可以通过三种方法，分别是Y 系数测量方法，频谱仪直接测试法，网 络分析仪冷态噪声源法，那下表主要描述在各个场合下适合于选择哪种测量方式。 被测件 条件 测量方法 说明 低噪声放大器 晶圆在片测试 冷态噪声源 PNA-X 经过校准的冷态噪声源方法 同轴(匹配) Y 系数法 自动测试系统 冷态噪声源 PNA-X 支持一次连接多次测量，可以完整测量 整个放大器的所有参数(S 参数，P1dB,IP3,NF 等等) 接收机前端 中频 10MHz Y 系数法 低中频 近零中频 直接测试法 高增益60dB 直接测试法 数字输出 直接测试法 逻辑分析仪以及89600 矢量信号分析软件 变频器 Y 系数法 毫米波 频率 26.5GHz Y 系数法 基于频谱仪或者噪声系数分析仪 2． 噪声系数测量不确定度分析 在Y 系数法测量中，噪声系数测量结果的不确定度主要来源于噪声源以及测量仪器。 噪声源部分 a. 超噪比ENR 的不确定度 b. 噪声源的输出与被测件输入的失配 仪器部分 a. 噪声系数测量不确定度 b. 增益测量不确定度 c. 仪表自身噪声系数 d. 仪表输入端失配 Agilent 在噪声系数测量不确定度分析上提供给免费的软件可以供用户使用。具体地址如下所示 /noisefigure/NFUcalc.html 举例说明 如下图所示 3．校准完后噪声系数不等于零 如果你使用过网络分析仪，那么当你做完直通校准后仪表的S21 测量结果一定是0dB 。同样在噪声系数 分析仪校准后，因为没有接入任何器件，理论上这个时候显示的噪声系数应该是0dB,增益为0dB 。但是事实 上，经常看到校准完之后不为0. 根据Y 系数法测量的理论，仪表的测量结果如下述公式所示 Fmeas = FDUT + (FNFA – 1)/GDUT 当校准完后，没有接入任何器件,这个时候测量得到的Fmeas= FNFA，GDUT=1。 FNFA = FDUT + (FNFA – 1)/1 FDUT = FNFA - (FNFA – 1)/1 FDUT = 1 = 0dB 现在假设增益测量的抖动为0.01dB,那么转换为线性值为10(0.01/10) =1.00231. 同时假设仪表的噪声系数 为10dB,转换为线性值为10(10/10) =10 ，这样计算式为如下所示: FDUT = 10 – (10 – 1)/1.00231=1.02074 FDUT = 0.089 dB 如果增益的抖动为0.05dB，,那么转换为线性值为10(0.05/10) =1.01158，这种情况下 FDUT = 10 – (10 – 1)/ 1.01158=1.10303 FDUT = 0.426 dB 从上述的关系式可以看到，在校准完后未接入被测件时，只要增益的测量发生一点点变化。那么实际噪 声系数的测量将有很大的抖动。 下图在不同的仪器噪声系数下，以及不同的增益误差下的噪声系数误差。 增益误差和噪声系数误差关系图 因此Y 系数法测量的仪表都要求配置前置放大器，这样可以降低仪表的