噪声系数测量—超量程方法

噪声系数分析仪通常是作为频谱仪的选件功能,配合标准噪声源,用y因子法,测量分析被测件dut的噪声系数。
对于小增益甚至负增益的dut,且噪声系数大于20db时,需要噪声源的超噪比enr远大于标准噪声源货架产品,文中解释这种噪声源的集成制作及其校准和测量方法。
计量单位常用衰减器来计量校准噪声系数分析的准确度,当衰减量值大于20db时,就需要自制集成标准化超高enr的噪声源。
噪声系数
噪声系数描述被测件dut内部噪声程度,对信噪比的恶化程度,即输入信噪比和输出信噪比的比值。
f=snr_in/snr_out定义噪声系数时,输入噪声nin = n0是理想器件在290k时电子学热噪声功率 -174dbm/hz。
衰减器的噪声系数
依据上述定义,衰减器的衰减量att(db),就等于其噪声系数。
衰减器的输出噪声与输入噪声相等nout=nin=n0;输出信号功率 sout=sin-att;因此 nf=sin/n0-sout/n0=att因此,负增益的dut的噪声系数通常等于其衰减量值。
多级级联dut时:
f = f1+(f2-1)/g1+...当g1>>1时,总噪声系数取决于第一级噪声系数f1当第一级为衰减(负增益),g1 3 dbenr – (nf of dut) > 5 db(nf of dut) + (gain of dut) – (nf of sa) > 5 db当dut噪声系数很大而增益很小时:
需要在标准噪声源基础上集成放大器的噪声源,实现超高enr的噪声输出;集成噪声源enr大于衰减损耗量值。测试步骤:
用标准噪声源进行直通校准;标准噪声源连接放大器和匹配衰减器作为整体自制噪声源;噪声源的控制电源控制放大器电源的开关,或者切换手动模式,人工切换冷态和热态进行扫描测量;自制噪声源直通频谱仪进行enr测量;将以上enr实测值作为自制噪声源的enr标准值;以自制噪声源代替标准噪声源,进行dut的噪声系数测试;测试布置如下图:
总结
本方案对噪声源的超噪比enr进行计量校准;
基于现有标准噪声源,配合放大器集成高enr噪声源;
注意噪声源与放大器电源通断的同步,确保冷态时两者电源关闭,热态时打开。
当采用大于20db衰减器,进行噪声系数分析仪计量校准时,特别推荐本方案。

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