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;
◾nf(db) = snr_in(db) –snr_out(db);
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(db) = sin – att;
◾nf(db) =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+(f3-1)/g1g2+…
◾当g1>>1时,总噪声系数取决于级噪声系数f1
◾当级为衰减(负增益),g1 3 db;
◾enr– (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:
结语
在学习本方案后,将有助您全面了解对噪声源的超噪比enr进行计量校准,以及基于现有标准噪声源,配合放大器集成高enr噪声源进行测试。
在整个测试过程中,您还需要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。