10.噪声系数分析仪(NFA)

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噪声系数和测量

290
(ENR F ) 1 ENR 1 F测出 Y ，F 已知
ENR就算出噪
2020
TH：噪声源加电时的噪声
Y 1 E声N系R数F。
温度
F
F ENR Y 1
TN：LNA折算到入口的噪声温度
04
2022
Y=N2/N1
未加电： N1=GKT0B+Na
加电： N2=GTHNaKB+Na
到基站电源
图5-7典型的塔顶LNA结构方框图
5.4噪声系数测试
（1）使用噪声系数测试仪
图5-3噪声系数测试仪测试噪声系数
非变频器件
• 放大器 • 变频器件 • 本振固定中频固定 2 本振变化中频固定上/下变
频 3 本振不变中频变化上/下变
频
NFA
NFA
校准
测试
01 HP346A 03 校准 05 本振 07 测试
汇报人姓名 202X年12月20日
LNA产生的附加噪声很低
LNA
NF
噪声系数NF：
接收机
01
NIN
02
单击添加内容文本
单击添加内容文本
接收机噪声系数NF，就是信号输入信噪比，经过接收机变坏的
dB数
灵敏度S=-174+10logBW+NF+C/N C/N=(Eb/N0)+10logRb-10logBWn
Nin NOUT KT f K：0波耳兹
有耗网络的噪声系数
S S L：传输线
i 损耗
i
曼常数 1.38×102
NFL
Ni Sout
KT0f (Si ) 1
3焦耳
/ K. HLz

10.噪声系数分析仪(NFA)

0
Rg
P no
Rg (2900 K ) vg
ve2
无噪网络
G pm
2 v 实际网络 (T0 = 290 K ) 用一无噪声网络和一噪声源 e 等效。 2 设 ve 是由信号源内阻R g 在一假想温度Te 下产生的噪声电压。
v e2 = 4 KT e R g ∆ f
此温度 T e 是网络的等效噪声温度。

当噪声源中的二极管没有偏置时，只有噪声源中的衰减器产生的热噪声，称为“冷态”；当二极管有反向偏置并进入雪崩状态时，噪声大大增加，称为 “热态”。

Agilent提供的SNS系列噪声源指标如下图所示。
噪声源（续1）

噪声信号源的超噪比ENR（Excess Noise Ratio）的定义：
or ( ENR ) dB = 10 lg [(TSON − TSOFF ) / T0 ]
10.3.1 噪声源

大多数通用的噪声源是采用低结电容的二极管，当二极管反向偏置并进入雪崩状态时，二极管产生的噪声是常数。精密噪声源（例如：Agilent的SNS系列）的输出端加入衰减器，以降低SWR，减少测量中失配带来的误差。利用噪声源的两种状态（on和off）可以测量噪声系数。

上式说明：级联网络的噪声系数，主要由网络前级的噪声系数确定。前级的噪声系数越小，功率增益越高，则级联网络的噪声系数就越小。
网络的噪声性能也可以用噪声温度来表示。但要注意的是，网络的噪声温度不是该网络的实际物理温度，而是用以表征该网络噪声性能的一种假想温度。
噪声温度
实际网络
vg G pm , PnA
ENR = (TSON − TSOFF ) / T0
噪声源（续2）

Keysight NFA X-Series 噪声分析仪多触屏产品参数说明书

NFA X-Series Noise Figure Analyzer, Multi-touch N8973B, N8974B, N8975B, N8976B10 MHz to 3.6, 7.0, 26.5, or 40.0 GHzSpecificationsSpecifications describe the performance of parameters covered by the product warranty. These values are only valid for the stated operating frequency, and apply over 0°C to +55°C unless otherwise noted.95th percentile values indicate the breadth of the population (approx. 2 s) of perfor- mance tolerances expected to be met in 95 percent of the cases with a 95 percent confidence, for any ambient temperature in the range of +20°C to +30°C. In addition to the statistical observations of a sample of instruments, these values include the effects of the uncertainties of external calibration references. These values are not warranted. These values are updated occasionally if a significant change in the statistically observed behavior of production instruments is observed.Typical describes additional product performance information that is not covered by the product warranty. It is performance beyond specifications that 80 percent of the units exhibit with a 95 percent confidence level over the temperature range of +20°C to +30°C. Typical performance does not include measurement uncertainty.Nominal values indicate expected performance, or describe product performance that is useful in the application of the product, but are not covered by the product warranty.The analyzer will meet its specifications when:•It is within its calibration cycle•Under auto couple control, except when Auto Sweep Time Rules = Accy•Signals measured <10 MHz have DC coupling applied•The analyzer has been stored at an ambient temperature within the allowed operat- ing range for at least two hours before being turned on; if it had previously been stored at a temperature range inside the allowed storage range, but outside the allowed operating range•The analyzer has been turned on at least 30 minutes with Auto Align set to normal, or, if Auto Align is set to off or partial, alignments must have been run recently enough to prevent anAlert message; if the Alert condition is changed from Time and Temperature to one of thedisabled duration choices, the analyzer may fail to meet specifications without informing theuserFor the complete specifications guide, visit:/find/NFA_X-Series_specificationsFrequencyN8973B 10 MHz to 3.6 GHzN8974B 10 MHz to 7.0 GHzN8975B 10 MHz to 26.5 GHzN8976B410 MHz to 40.0 GHzN8973B, N8974B, N8975B, N8976B5 1 Hz to 3 MHz (in E24 series increments1), 4 MHz, 5 MHz, 6 MHz, 8 MHzAccuracy ± [RΔt + T + C]Aging rate ± 0.1 ppm2/year± 0.15 ppm/2 yearsTemperature stability +20°C to +30°CFull temperature range ± 0.015 ppm± 0.05 ppmR = aging rateΔt = time since last adjustmentT = temperature stabilityC = calibration accuracyAchievable initial calibration accuracy± 0.04 ppmExample frequency reference accuracy, Residual FM </= (use less than or equal to symbol)(0.25 Hz x N) p-p in 20 ms nominal1 year since last adjustment = ± (1 x 10-7 + 5 x 10-8 + 4 x 10-8) = ± 0 0.19 ppmFrequency readout accuracy (start, stop, center, marker) ± (marker frequency x frequency refe rence accuracy + 0.25% x span +5% x RBW + 2 Hz + 0.5 x horizontal resolution3)1. The E24 series is defined by international standard IEC 60063. E24 is a preferred series of numbers, with each number beingapproximately 10% larger than the previous number. It is commonly used for the labeling of 5% tolerance resistors, capacitors, etc.2. Parts per million (10-6)3. Horizontal resolution is span/(sweep points – 1).4. The N8976B ships with 346CK40. The 346CK40 has superior match above 26 GHz, which leads to better uncertainty.5. IQ analyzer (basic) mode has up to 25 MHz analysis BW.Note: The NFA X-Series noise figure analyzer is more than a dedicated noise figure analyzer. Eachmodel has full featured spectrum analyzer and IQ analyzer (basic) modes. The analyzer is specified to44 GHz when in SA or IQ analyzer modeNoise figure, gain, and uncertaintyExample DUT uncertainties1Without a PreampWith a USB Preamp2When combined with the U7227A/C/F preamp, the NFA X-Series noise figure analyzer offers improved uncertainty over the previous NFA-A in all of the above hypothetical cases.1. These uncertainties assume a measurement made with a N8975B at 1 GHz with a N4000A noise source and a non-frequency-converting DUT. The DUT is assumed to have an input/output match of 1.5 VSWR.2. Assuming a U7227A/C/F External USB Preamp is not warranted, does not include measurement uncertainty, and isvalid only at room temperature (approximately 23°C).Noise figure‹ 10 MHz10 MHz to internal preamplifier’s frequency limit1 Uncertainty calculator1See note1Internal and external preamplification recommended1Noise source ENR Measurement range Instrument uncertainty4 to 6.5 dB0 to 20 dB ± 0.02 dB12 to 17 dB0 to 30 dB ± 0.025 dB20 to 22 dB0 to 35 dB ± 0.03 dBGainInstrument uncertainty1DUT Gain range = –20 to +40 dB‹ 10 MHz See note110 MHz to 3.6 GHz ± 0.15 dB› 3.6 GHz ± 0.11 dB additional1 95th percentile, 5 minutes aftercalibratio nInstrument noise figureuncertaintySee the noise figure table abov eInstrument gain uncertainty See the gain table aboveInstrument noise figure See graphs of “Nominal instrument noise figure”; noisefigure is DANL + 176.24 dB (nominal)1. Note on DCcoupling1Instrument input match See graph: nominal VSWR. Note on DC coupling1Optional NFE improvement/internal Cal1See “Displayed average noise level (DANL) (with noisefloor extension) improvement” in the Option NFE -Noise floor extension chapter.1User calibration Best uncertainties; noise figure uncertainties calculator appliesUncalibrated Worst uncertainties; noise of the analyzer input acts as a second stage noise on the DUTInternal calibration Available with Option NFE. Good uncertainties without the need of reconnecting the DUT and running acalibration. The uncertainty of the analyzer input noise model adds a second-stage noise power to theDUT that can b e positive or negative. Running the noise figure uncertainty calculator will usually show thatinternal calibration achieves 90% of the possible improvement between the uncalibrated and usercalibration states.1. Refer to NFA X-Series specifications guide for footnote details2. Online uncertainty calculator at /find/nfuc or use the instrument’s built-in calculator.Nominal instrument noise figure, N8973B, N8974B, N8975BInternal Preamp noise figureFrequency Noise figure (nominal)100 kHz to 3.6 GHz 8 dB + (0.001112 * freq in MHz) nominal3.6 GHz to 8.4 GHz 9 dB nominal8.4 GHz to 13.6 GHz 10 dB nominal> 13.6 GHz DANL + 176.24 dB nominalMeasurement uncertainty is usually dominated by the uncertainty of the noise source, meaning that the instrument’s noise figure is negligible for most measurements. For situations when this noise figure becomes non-negligible (i.e. low-gain, low-noise DUTs), the included U7227 Series USB preamp provides extra measurement reliability.DANL (N8973B, N8974B, N8975B)1Frequency Specification Typical10.0 MHz to 2.1 GHz –161 dBm–163 dBm2.1 GHz to 7.0 GHz –160 dBm–162 dBm7.0 GHz to 13.6 GHz –160 dBm –163 dBm13.5 GHz to 17.1 GHz –157 dBm –160 dBm17.0 GHz to 20.0 GHz –155 dBm–159 dBm20.0 GHz to 26.5 GHz –150 dBm–156 dBmDANL (N8976B)110.0 MHz to 1.2 GHz –164 dBm–165 dBm1.2 GHz to2.1 GHz –163 dBm–164 dBm2.1 GHz to3.6 GHz –162 dBm –163 dBm3.5 GHz to 20.0 GHz –160 dBm –162 dBm20.0 GHz to 26.5 GHz –158 dBm–160 dBm26.4 GHz to 34.0 GHz –156 dBm–159 dBm33.9 GHz to 40.0 GHz –153 dBm –155 dBm Preamp noise figure and gain2Frequency 10 MHz to 4 GHz100 MHz to 26.5 GHz 2 GHz to 50 GHzNoise figure 10 MHz to 100 MHz: < 5.5 dB100 MHz to 4 GHz: < 5 dB 100 MHz to 4 GHz: < 6 dB 4 GHz to 6 GHz: < 5 dB6 GHz to 18 GHz: < 4 dB 18 GHz to 26.5 GHz: < 5 dBGain 10 to 100 MHz: > 16 dB100 MHz to 4 GHz: > 17 + 0.5F dB100 MHz to 26.5 GHz: > 16.1 + 0.26F dB 2 GHz to 50 GHz: > 16.5 + 0.23F dB Averaging Up to 10,000 measurement results* “F” signifies frequency in GHz1. Preamp on, input terminated, sample or average detector, log averaging, 0 dB input attenuation, IF Gain = High, +20°C to +30°C.2. See U7227A/C/F Data Sheet for list of specificationsRF inputN8973B, N8974B, N8975B Type-N female, 50 Ω nominalN8976B 2.4 mm male, 50 Ω nominalInput VSWR10 MHz to 3.6 GHz < 1.2:1 nominal 1.2:1 nominal3.6 GHz to 26.5 GHz < 1.9:1 nominal 1.5:1 nominal26.5 GHz to 44.0 GHz N/A < 1.8:1 nominalN8973B, N8974B, N8975B Type-N female, 50 Ω nominalN8976B 2.4 mm male, 50 Ω nominalLocal measurement and display update rate 11 ms (90/s)Remote measurement and LAN transfer rate 6 ms (167/s)Marker peak search 5 msCenter frequency tune and transfer (RF)22 msCenter frequency tune and transfer (µW)49 msMeasurement/mode switching 75 msAmplifier Includes any non-frequency-converting device (e.g. amplifiers, attenuators, filters, etc) Downconverting DUT With fixed or variable IF.Instrument capable of controlling an external LO via GPIB, LAN, or USBUpconverting DUT With fixed or variable IF.Ins trument capable o f controlling an external LO via GPIB, LAN, or USBSystem downconverter Allows the use of an external downconverting mixer as part of the measurement system.Instrument capable of controlling an external LO via GPIB, LAN, or USB MeasurementType4U multitouchOutput format Graphical, table of values, or meter modeDisplay channels 2Number of markers 4Limit lines Upper and lower for each of 2 channelsNoise figure Noise figure (F dB), or as a ratio (F)Gain Gain (G dB)Y-factor Y-factor (Y dB)T effective Effective noise temperature in KelvinP hot Relative power density in dBP cold Relative power density in dBFront panelProbe powerVoltage/current +15 Vdc ± 7 % at 150 mA max nominal-12.6 Vdc ± 10 % at 150 mA max nominal USB 2.0 portsMaster (2 ports) Standard Connector Output current Compatible with USB 2.0 USB Type-A female 0.5 A nominalMaster (1 port)High power Connector Output current Compatible with USB 2.0 USB Type-A Female 1.0A nominalRear panel connectivity10 MHz out Connector Output amplitude Frequency BNC female, 50 Ω nominal≥ 0 dBm nominal10 MHz ± (10 MHz x frequency reference accuracy)Ext ref in ConnectorInput amplitude range Input frequency Frequency lock range BNC female, 50 Ω nominal–5 to 10 dBm nominal10 MHz nominal± 5 x 10-6 of specified external reference input frequencyTrigger 1 and 2 inputs Connector Impedance Trigger level range BNC female> 10 kΩ n ominal –5 to 5 VTrigger 1 and 2 inputs Connector Impedance Trigger level range BNC female50 Ω nominal 5 V TTL nominalMonitor output Connector Format Resolution BVGA compatible, 15-pin mini D-SUBXGA (60 Hz vertical sync rates, non-interlaced) analog RGB 1024 x 768Noise source drive +28 V (pulsed)Connector BNC femaleSNS Series noise source connector For use with Keysight SNS Series noise sources USB 2.0 portsMaster (3 ports) Standard Connector Oupt current Compatible with USB 2.0 USB Type-A female 0.5 A nominalSlave (1 port) Standard Connector Output current Compatible with USB 2.0 USB Type-B female 0.5 A nominalGPIB interface Connector GPIB codes GPIB mode IEEE-488 bus connectorSH1, AH1, T6, SR1, LR1, PP0, DC1, C1, C2, C3, C28,DT1, L4, C0 Controller or deviceLAN TCP/IP interface Standard Connector 1000 Base-T RJ45 EthertwistGeneral SpecificationsOperating 0 to 55°CStorage –40 to 70°CComplies with the essential requirements of the European EMC Directive as well as current editions of the following standards (dates and editions are cited in the Declaration of Conformity):•IEC/EN 61326-1 or IEC/EN 61326-2-1•CISPR 11 Group 1, Class A•AS/NZS CISPR 11:2002•ICES/NMB-001This ISM device cmplies with Canadian ICES-001Get appareil ISM est conforme à la norme NMB-001 du CanadaComplies with European Low Voltage Directive 2006/95/EC•IEC/EN 61010-1 3rd Edition•Canada: CSA C22.2 No. 61010-1-12•U.S.A.: UL 61010-1 3rd EditionAcoustic noise emissionLpA < 70 dBOperator positionNormal positionPer ISO 7779Samples of this product have been type tested in accordance with the Keysight Environmental Test Manual and verified to be robust against the environ- mental stresses of storage, transportation, and end-use; those stresses include, but are not limited to, temperature, humidity, shock, vibration, altitude, and power line conditions; test method are aligned with IEC 60068-2 and levels are similar to MILPRF-28800F Class 3.Voltage and frequency 100 to 120 V, 50/60/400 Hz220 to 240 V, 50/60 HzPower consumptionOn Standby 350 W maximum 20 WResolution 1280 × 768, WXGASize 269 mm (10.6 in.) diagonal (nominal)Find us at Page 11Find us at Page 12 This information is subject to change without notice. © Keysight Technologies, 2016-2018, 2020, Published in USA, November 24, 2020, 5992-1270EN Learn more at: For more information on Keysight Technologies’ products, applications or services,please contact your local Keysight office. The complete list is available at:/find/contactusGeneral Specifications (continued) Data storageInternal External ≥ 160 GB nominal (removable solid -state drive) Supports USB 2.0 compatible memory devicesInternal External≥ 160 GB nominal (removable solid -state drive) Supports USB 2.0 compatible memory devices Weight (without options)Net18 kg (40 Ibs) nominal Shipping 30 kg (66 Ibs) nominalDimensionsHeight177 mm (7.0 in) Width426 mm (16.8 in) Length 368 mm (14.5 in)WarrantyThe NFA noise figure analyzer is supplied with a standard 1-year warrantyCalibration cycleThe recommended calibration cycle is two years: calibration services are available through Keysight service centers。

Keysight噪声系数解决方案帮助您降低噪声系数

是德科技噪声系数选型指南将噪声系数不确定度降至最低选型指南灵活的解决方案组合满足广泛需求目录将噪声系数不确定度降至最低 (2)噪声系数概述 (3)测量不确定度 (4)噪声系数测量系统的组成 (5)噪声系数分析仪 (10)X 系列信号分析仪（PXA/MXA/EXA/CXA） (11)PNA-X 微波网络分析仪 (13)SNS 系列智能噪声源 (14)346 系列传统噪声源 (15)噪声源测试仪 (17)其他资源 (18)将噪声系数不确定度降至最低噪声系数是表征接收机的关键参数之一，此外还可以表征接收机在自身所生成的噪声干扰下探测微弱输入信号的能力。

想要降低噪声系数，首先要全面地了解元器件、子系统和测试装置的不确定度。

这些未知因素的量化分析，必须依赖能够提供精确、可靠结果的灵活型工具。

是德科技噪声系数解决方案组合包含丰富的仪器、应用软件和附件，可帮助您优化测试装置并识别多余的噪声源。

我们提供噪声系数测试解决方案已有 50 多年的历史，从最初只是提供基础型噪声计，发展到目前能够提供基于频谱分析仪、网络分析仪和噪声系数分析仪的现代化解决方案。

本选型指南的第 3 页到第 9 页简要介绍了噪声系数的基本知识。

第 10 页到第 19 页展示了我们当前的产品线，并将帮助您找到更适合自身应用的解决方案，无论您的目标是设计出性能合格、良好还是优秀的器件。

安捷伦科技噪声系数测试仪选择指南

安捷伦科技噪声系数测试仪选择指南
使噪声降到最低
安捷伦科技 50 年来在噪声系数测试领域一直处于领导地位
噪声系数概述
目录
噪声系数概述........................ 2
NFA N8973/4/5A.................11
PSA E4440/3/5/6/7/8A........13 X 系列信号分析仪 (MXA / EXA) N9020A/N9010A.................14
不推荐
标称技术指标
带宽带下变频器的标称技术指标
3.6 GHz 以下
严格的技术指标
查找更多信息 /find/nf 6
在选择满足噪声系数测试所需要的仪表时，技术指标的选择是非常重要的。请注意，本表给出了每种仪表在工作频率为 1 GHz 时的标称值指标，以便您可以快速做个对比。如需完整的技术指标信息，请参见每种产品各自的技术手册，在技术手册中包括了在不同频率范围上严格的技术指标与标称【典型】值的对比，当然并不仅限于此。
信号/频谱分析仪: 在应用比较灵活的频谱分析仪上增加特殊的选件使之具有噪声系数测试的功能是一种比较经济的噪声系数测试方法。这种方法也使用 Y 因子法，它的测试精度和测试的频率范围取决于您采用的是哪一种信号 / 频谱分析仪; 通过在仪表内部或外部增加信号前置放大器可以提高测试的精度。
网络分析仪: 如果您需要最高精度的噪声系数测量结果，请选择使用安捷伦 PNA-X 微波矢量网络分析仪和专为测试噪声系数而配的选件和附件 (噪声系数测试选件 029 和两个电子校准件)。使用 PNA-X 测量噪声系数使用冷噪声源技术; 它的另一个显著的优点是只要一次把被测器件与测试仪表连接好，就可以同时完成 S 参数和噪声系数的测量，极大地提高了测试效率。

NFA X系列噪声系数分析仪 N8973B N8974B N8975B N8976B

是德科技NFA X系列噪声系数分析仪, 多点触控N8973B、N8974B、N8975B、N8976B 10 MHZ至3.6、7.0、26.5或40.0 GHzरຍጨଙ技术指标技术指标描述产品保证的参数性能。

除非另有说明，这些值仅在所述的工作频率下有效，适用于 0℃至 +55℃的温度范围。

95% 表示环境温度在 +20 至 +30°C 之间时，在 95% 的情况下有 95% 的把握预计能够达到性能容限范围（≈ 2 σ）。

除了仪器样品的统计观测数据之外，这些值还包括外部校准参考的不确定度影响。

但是不保证所有仪器都能达到这些值。

如果生产仪器的统计观测特性出现重大变化，这些值可能不定期更新。

典型值是指不在产品保证范围之内的其他产品性能信息，指的是在 +20℃至 +30℃的温度范围内80%的设备可以表现出 95% 的置信度的性能指标。

典型性能不包括测量不确定度。

标称值是指预计的性能，或描述在产品应用中有用但未包含在产品保证范围内的产品性能。

在下列条件下，分析仪能够达到其技术指标：–分析仪处于校准期内–除 Auto Sweep Time Rules（自动扫描时间规则）=Accy（精确）外，分析仪处于自动耦合控制下–测得信号 <10 MHz，应用直流耦合–如果分析仪是在允许的储存温度范围内但超出允许的工作温度范围的环境中存放，则在启动分析仪之前，必须将其放在允许的工作温度范围内至少两小时。

–如果 Auto Align（自动校正）设置为 normal（正常），则分析仪必须开机至少 30 分钟；如果 Auto Align 设置为 off（关闭）或 partial（部分），则必须在近期进行过校正，以避免出现告警消息；一旦告警条件从 Time and Temperature（时间和温度）变成禁用的时间长度之一，则该分析仪可能达不到相关技术指标，并且不会通知用户。

请访问以下网站，获取完整的技术指标指南：/ﬁnd/NFA_X-Series_speciﬁcations频率频率范围N8973B 10 MHz 至 3.6 GHz N8974B 10 MHz 至 7.0 GHz N8975B 10 MHz 至 26.5 GHz N8976B 410 MHz 至 40.0 GHz测量带宽（标称值）N8973B 、N8974B 、N8975B 、N8976B 5 1 Hz 至 3 MHz （E24 系列增量1），4 MHz ，5 MHz ，6 MHz ，8 MHz 频率参考精度± [R Δt + T + C]R = 老化率Δt = 离上次调整的时间T = 温度稳定性C = 校准精度老化率± 0.1 ppm 2/年± 0.15 ppm/2 年温度稳定性+20°C 至 +30°C 完整温度范围± 0.015 ppm ± 0.05 ppm 可实现的初始校准精度± 0.04 ppm采样频率参考精度，剩余 FM </= （使用小于或等于符码）（0.25 Hz x N ）p-p ，20 ms 内的标称值自上次校准 1 年后= ± (1 x 10-7 + 5 x 10-8 + 4 x 10-8)= ± 0 0.19 ppm频率读数精度（起始、终止、中心、游标）±（游标频率 x 频率参考精度 + 0.25% x 扫宽 + 5% x RBW + 2 Hz + 0.5 x 水平分辨率3）1. E 24 系列依照国际标准 IEC 60063 来定义。

《射频噪声系数分析仪》

射频噪声系数分析仪AV3984A射频噪声系数分析仪是针对射频段噪声系数的测试需求开发的一款具有较高性价比测量仪器。

整机采用嵌入式PC兼容的硬件平台、Windows 2000操作系统软件平台、低噪声前置放大器、全数字中频处理等技术，配合固态噪声源，可实现10MHz〜3GHz频率范围内噪声系数单边带、高精度、快速扫频测量。

是射频段线性和准线性二端口网络或系统噪声系数测量的理想设备。

具有噪声系数、增益、Y因子、等效噪声温度和冷、热功率等多种参数的测量功能，并提供测量模式设置向导功能，可方便用户使用，适合于实验室，生产线等多种测量现场！主要特点：•用户界面灵活而直观•全彩LCD双通道显示噪声系数及相关参数和增益随频率的变换曲线•具备六种分辨率带宽供用户选择•完善的测量功能，能实现对放大器、上下变频器类的器件或系统的噪声系数和增益测量•具有损耗补偿功能。

能以固定、表格或组合的形式补偿被测件前后的损耗，用于解决需要去嵌的射频管芯的测试难题•外设接口丰富，复用性强•具有双噪声源驱动能力，支持普通噪声和智能噪声源。

智能噪声源即插即用，超噪比白动加载■用户界面灵活直观用户界面直观便于使用，所有按键按功能分类排放，一目了然，易于查找。

专用功能键的层数简单，母菜单子菜单分层明确，屏幕上实时显示仪器测试状态，使测量更具准确性，及时的测量提示和向导对话框使测量更加准确快速!•全彩LCD高清显示AV3984A毫米波噪声系数分析仪配备17cm的全彩色LCD显示器，同时显示噪声系数和增益随频率的变化，大大提高了使用的舒适度和清晰度。

同时具备多种显示效果：三种显示格式、两个独立通道、多种组合曲线图形，多达六类的测量结果等等。

•可变测量带宽对于现代的许多应用，4MHz带宽在噪声测试系统中仍然适用。

然而，无线通信的迅猛发展和射频频谱的日益拥塞逐渐对窄带噪声系数测量提出了需求。

AV3984A毫米波噪声系数分析仪采用可变测量带宽，可以实现4MHz , 2MHz , 1MHz , 400kHz , 200kHz 和100kHz不同分辨率带宽下的实际测量，这点对于提高窄带测量精确度尤为重要! •完善的损耗补偿损耗补偿功能，能以固定、表格或组合的形式补偿补偿被测件前后通道中的损耗。

噪声系数分析仪课程讲解

资用噪声功率（Pout=KTB）
– 是单端口网络所能传输到负载上的最大功率，只与噪声发生器特性有关而与负载无关
资用噪声功率谱密度（PO=KT）
– 定义为单位带宽内的资用噪声功率
噪声温度
– 电阻的资用热噪声功率是温度的普适函数，故一个噪声源可以使用噪声温度来表示，噪声温度是人们约定的噪声功率谱密度的单位，用热力学单位K表示。
成都信息工程学院电子工程学院
现代微波测量技术
7
控制噪声的方法
• 另一种抑制噪声的途径是使接收机组件中产生的噪声最小化 – 接收机前置电路本身的噪声会进一步恶化系统的信噪比，噪声一旦混入信号，接收机就不可能在信号频段中将噪声从信号中区分出来。
– NF增加，会导致接收机的灵敏度下降。
成都信息工程学院电子工程学院
• 热噪声 • 散弹噪声
与频率相关的噪声
• 低频1/f 噪声 • 高频噪声
成都信息工程学院电子工程学院
现代微波测量技术
15
5.2.1 热噪声
由导体材料中束缚电荷和电子的热运动引起的，存在于所有的无源或有源器件中。
又称为Johnson噪声或Nyquist噪声。
成都信息工程学院电子工程学院
现代微波测量技术
成都信息工程学院电子工程学院
现代微波测量技术
10
噪声电压的均值
• 噪声电压（或者电流）幅度的均值为0，即
1 vn = lim T →∞ T
∫
t1 +T
t1
vn (t ) dt = 0
vn 为噪声电压均值；
vn (t )为噪声电压的瞬时值；t 为任意时刻； 1
T为任意一个时间周期（理想情况下为无穷大）。
现代微波测量技术

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噪声源： Agilent 346A/B/C通用噪声源。 Agilent SNS（Smart Noise Source）噪声源。噪声和增益的校准：前面测量的噪声系数Fsys是整个系统的噪声系数，我们通常是希望测量DUT的噪声系数。从级连网络的噪声系数方程已知，若DUT的增益很高，则系统噪声系数与DUT噪声系数相差很小。若DUT的增益较低或要求较高的测量精度，则需要进行修正。
Agilent噪声系数分析仪的模式

放大器测量模式：DUT没有频率转换功能，可以是放大器、滤波器和衰减器。放大器测量模式有两种：

DUT的测量频率在NFA的频率范围内，不需外接设备； DUT的测量频率超出NFA的频率范围，需要外接LO（作为混频器）。

DUT有频率转换功能的测量模式也有两种：下变频测量模式和上变频测量模式。
10.3.1 噪声源

大多数通用的噪声源是采用低结电容的二极管，当二极管反向偏置并进入雪崩状态时，二极管产生的噪声是常数。精密噪声源（例如：Agilent的SNS系列）的输出端加入衰减器，以降低SWR，减少测量中失配带来的误差。利用噪声源的两种状态（on和off）可以测量噪声系数。

下变频测量模式：可以是混频器和接收机。上变频测量模式：可以是发射机或复杂的电路。
10.2 噪声系数的基本概念

噪声系数的定义级连网络的噪声系数噪声温度噪声系数和相位噪声高频噪声系数和低频的1/f噪声
内阻RS 的额定噪声功率为: Pnim = kT∆f
噪声系数的定义

不同点：

高频噪声系数和低频的1/f噪声

广义地讲, 凡是功率谱密度与频率成反比的随机涨落现象都可称之为1/f噪声(闪烁噪声)。低频1/f噪声具有两个基本特性： (1)低频1/f噪声在一个相当宽的频带内, 其功率谱密度与f成反比,且其频带上、下限都应是有限值,其上限频率fh视1/f噪声与白噪声的相对大小而定,而下限频率fl目前已测至10-6Hz, 其功率密度仍呈很好的1/f特性。 (2)低频1/f噪声电压或电流的功率谱密度近似与器件的电流的平方成正比,这意味着低频1/f 噪声起源于电阻的涨落。

当噪声源中的二极管没有偏置时，只有噪声源中的衰减器产生的热噪声，称为“冷态”；当二极管有反向偏置并进入雪崩状态时，噪声大大增加，称为 “热态”。

Agilent提供的SNS系列噪声源指标如下图所示。
噪声源（续1）

噪声信号源的超噪比ENR（Excess Noise Ratio）的定义：
or ( ENR ) dB = 10 lg [(TSON − TSOFF ) / T0 ]
0
Rg
P no
Rg (2900 K ) vg
ve2
无噪网络
G pm
2 v 实际网络 (T0 = 290 K ) 用一无噪声网络和一噪声源 e 等效。 2 设 ve 是由信号源内阻R g 在一假想温度Te 下产生的噪声电压。
v e2 = 4 KT e R g ∆ f
此温度 T e 是网络的等效噪声温度。
Fsys =
KT0 B

上式表明，求噪声系数无需知道DUT的增益。
直接测量法

对于高噪声系数的器件，这种方法特别有用。首先，在DUT的输入端口接有290K的匹配负载，测量DUT的输出功率。如果已知DUT的增益和系统的带宽，则可计算DUT的噪声系数：
Fsys
Pno Pno = = GP Pni GP KT0 B

G p Pni + PnA Pno PnA = Fn = = 1+ G p Pni G p Pni G p Pni
级连网络的噪声系数
Rs
Gpm 1 和 G pm 2 分别为两网络的额定功率增益。 F F n1 和 n2 分别为两网络的噪声系数。 PnA1 和 PnA2分别表示两网络的附加噪声功率。
10.3 噪声系数的测量原理

噪声系数的主要测量方法有： Y系数法（随后讨论）。两倍功率测量法：在噪声源使用之前，利用信号发生器的两倍功率测量法是最普遍的方法。对于高噪声系数的器件，Y系数法很难精确测量，此法特别有用。直接测量法：对于高噪声系数的器件，这种方法特别有用。
噪声系数的测量原理（续1）
对噪声系数物理意义的三种理解

信噪比恶化的程度：
SNRi Psi Pni Fn = = SNRo Pso Pno

网络输出噪声功率和输入噪声功率在输出端的比值：
SNRi Psi Pni Pno Pno Fn = = = = SNRo Pso Pno (Pso Psi )Pni G p Pni
任何实际网络的噪声系数，都是在理想网络噪声系数的基础上加上一个增量。
基本结构(续1)

利用通用噪声源346A/B/C系列的连接图
基本结构(续2)

利用SNS噪声源N4000A、N4001A和N4002A的连接图
基本结构(续3)

SNS噪声源N4000A、N4001A和N4002A
基本结构(续4)
1.视角调整键 2.ESC回退键 3.菜单显示键 4.测量功能键组 5.显示功能键组 6.控制功能键组 7.系统功能键组 8.软盘驱动器 9.数字量等输入键 10.键盘连接器 11.探头电源连接器 12.Prev键 13.噪声源电源连接器 14.Tab键 15.NFA输入连接器 16.Next Window键 17.Help键 18.SNS噪声源连接器 19.电源开关键
内容
10.1 噪声系数分析仪的基本结构 10.2 噪声系数的基本概念 10.3 噪声系数的测量原理 10.4 典型器件噪声系数测量简介 10.5 噪声系数分析仪的基本操作第四次实验噪声系数分析仪的使用第十讲噪声系数分析仪小结
10.1 噪声系数分析仪的基本结构

Agilent噪声系数分析仪系列： N8972A （10 MHz to 1.5 GHz）。 N8973A （10 MHz to 3.0 GHz）。 N8974A （10 MHz to 6.7 GHz）。 N8975A （10 MHz to 26.5 GHz）。
当网络噪声较小时，用噪声温度来表示更方便些。
o o F T = 29 K T = 14 . 5 K。 Fn = 1.1， e 举例：； n = 1.05， e
噪声系数和相位噪声

相同点：

都是网络内部噪声在输出端的反映；噪声系数是开环网络噪声在输出端的反映，相位噪声是闭环网络噪声在输出端的反映；噪声系数是在标准信号源激励下，网络输入信噪比与其输出信噪比的比值，即信噪比变坏的程度；相位噪声表示距离载波Δf处，噪声相对于平均载波功率的大小，单位是dBc/Hz，是与载波比较的；噪声系数是用噪声系数分析仪测量的，相位噪声是用频谱分析仪测量的。
基本结构(续5)
1.电源插座 2.保险丝 3.维修连接器 4.VGA显示输出 5.打印机并行接口 6.RS232程控接口 7.Presel调谐连接器 8.10 MHz REF IN 9.10 MHz REF OUT 10.LO GPIB 11.MAIN GPIB 12.AUX OUT(TTL) 13.AUX IN (TTL) 14.电源接通选择
射频电路测试原理
第十讲噪声系数分析仪(NFA)
leiyh@
参考文献

《通信电路原理》（笫二版）董在望、陈雅琴、雷有华、肖华庭编 Agilent仪器说明书＼N8973A_噪声系数分析仪＼User's Guide_N8972-900800 ..＼Y-Factor_AN57_2_5952-3706E ..＼Fundamentals_AN57_1_5952-8255E ..＼Performance and Calibration_5968-9498E ..＼10 Hints_AN57_3_5980-0288E ..＼Data Sheet_5980-0164E ..＼LNA Designs_AN1354_5980-1916E ..＼Frequency Converting Devices_AN1487_59890400EN ..＼SNS Product Overview_5988-0081EN
标准信号源
Rs vs
2 vn
P si / P ni Ri
Gpm
Pso / Pno
放大器FnPFra bibliotekARo
RL
噪声系数的定义：在标准信号源激励下，网络输入 Psi / Pni Fn = 信噪比与其输出信噪比的比值。 Pso / P no 即信噪比变坏的程度。 “标准信号源”是指信号电压为 vs ，内阻为 R s ，并仅含 2 有 R 产生的白噪声的信号源。
ENR = (TSON − TSOFF ) / T0
噪声源（续2）

N4000A噪声源中加入大数值的衰减器，以降低SWR，减少测量中失配带来的误差。 N4001A噪声源在“热态”（on）产生的噪声为1000K （Th），在“冷态”（off）产生的噪声为290K（Tc）。测量噪声系数使用的噪声源必须经过校准，这就是噪声源的超噪比ENR（Excess Noise Ratio）。 SNS系列噪声源的ENR是存贮在EEPROM内，其它系列噪声源的ENR是存贮在软盘内。所以，0dB ENR就是噪声源在“热态”和“冷态”之间产生 290的温度变化。
网络1
vg G pm 1 , Fn1
网络2
G pm 2 , Fn 2
P nom
P nA 1
P nA 2