目前主流接收机噪声测试方案分析
GPS接收机内部噪声水平测试方法研究
关键词 ： Ｇ Ｐ Ｓ接收机 ； 内部噪声水平 ； 测试方法 中图分类号 ： １ ＇ ２ ０ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２— ５ ８ ６ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ｌ ２— ０ ｌ １ ８— ０ ２
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｔｅ ｓ ｔ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ＧＰＳ Ｒｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ Ｎｏ ｉ ｓ ｅ Ｌｅ ｖ ｅ ｌ
Ｓ Ｕ Ｙｕ—ｒ ｕ ｉ ，Ｊ Ｉ Ｈｏ ｎ ｇ—ｌ ｉ ａ ｎ ｇ，Ｗ ＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ—ｎ ａ ｎ
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｔ ｅ ｓ ｔ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ ４ ７ １ ０ ０ ０ ，Ｃ ｉｎ ｈ ａ ）
０ 引 言
Ｇ Ｐ Ｓ接收机 内部 噪声水 平测 试 是 Ｇ Ｐ Ｓ鉴 定 系 统精 度 检 核 的性能 指标 之 一 ， 也是衡量 Ｇ Ｐ Ｓ接 收 机 整机 性 能 好 坏 的标 准 ， 内部 噪 声 水 平 低 ， 说 明接 收机 整 机 性 能 好 ， 质 量好； 内部 噪声 水 平 高 ， 说 明接 收机 整 机 性 能 差 ， 质 量 不 合 格 。在本 文 中 ， 结合 小 单 位情 况 和试 验 特点 ， 研究 一 种
ｏ ｎ ＧＰＳ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｒ ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ ｎｏ ｉ ｓ ｅ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ，ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｅ ｘ ｐｅ ｉｍｅ ｒ ｎｔ ，ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｖ ｅ ｉｆ ｒ ｙ ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： ＧＰＳ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｒ ；ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ ｎｏ ｉ ｓ ｅ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ；ｔ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ
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
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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
接收机射频热噪声分析
接收机射频热噪声分析摘要：本文首选介绍了电路噪声理论基础，通过建立了接收机射频通道的简化模型，推导了射频通道的噪声系数表达式，并分析了接收机射频通道的热噪声特性。
关键词：射频热噪音分析在电子系统中，噪声被用来描述附加在电信号上面的、任何不希望出现的扰动。
在无线电通信、雷达和导航系统中，信号传递过程的各个环节，都会附加各种各样的噪声。
这些噪声对通信、雷达和导航系统的性能起着制约作用。
实现低噪声设备的前提是发展电路噪声理论，设计低噪声电路及器件。
目前随着集成电路一类器件的发展及应用，对复杂电路的噪声分析计算以及设计，已经越来越具有重要性。
1接收机射频热噪声概述1.1热噪声含义在实际接收机系统中，由于自然或者人为的原因，存在各种起伏不定的随机的电压或者电流波动，这些波动叠加在有用信号上面会对系统的信息传递产生影响。
而这些随机的波动往往是人们不希望出现的，因此被称为噪声。
接收机输出的信号上面叠加的噪声一部分是在进入接收机前就已经具有的，称为外部噪声，另一部分是接收机内部产生的，称为内部噪声。
外部噪声是信号在传输介质中传播时引入的噪声，包括人为噪声、大气噪声和空间噪声等。
内部噪声是由接收机自身引入的，如电阻中的自由电子热运动引起的热噪声，晶体管中的载流子随机产生、复合和扩散引起的散弹噪声等，也称之为起伏噪声。
其中，热噪声是由于导体内部自由电子和振动粒子的热相互作用而产生的。
热相互作用导致电阻两端电子到达速度随机变化，因此电阻两端的电位差也随机变化，在某个值附近上下波动。
电子设备的电阻总会产生热噪声。
1.2热噪声特征1928年J.B.Johnson首先研究了热噪声，所以热噪声也被称为约翰逊噪声。
由于热噪声的频率可以覆盖全部频段，并且在整个频域的功率谱密度为一恒定值，因此也被称为白噪声。
一个阻值为R的电阻，在噪声频带宽度B内，产生的电压均方值是：一个实际电阻可以等效为一个理想电阻和一个电压源串联的形式，如图一（a）所示，其中R是无噪声的理想电阻，用戴维南定理可以将该电路变换为一个电阻和一个电流源并联的形式，如图一（b）所示。
现代无线电接收机的系统噪声系数分析
关键词: noise factor, noise figure, noise-figure analysis, receivers,cascaded, Friis equation, direct conversion, zero-IF, low-IF, Y-factor,noise temperature, SSB, DSB, mixer as DUT, mixer noise figure, noisefolding, Boltzmann constant设计指南5594现代无线电接收机的系统噪声系数分析Charles Razzell, 执行总监© Apr 16, 2014, Maxim Integrated Products, Inc.摘要：噪声系数的一般概念很好理解，并被系统和电路设计人员广泛采用，尤其被产品定义和电路设计者用来表示噪声性能，以及预测接收系统的总体灵敏度。
引言当信号链中存在混频器时，噪声系数分析就会产生原理性问题。
所有实数混频器均折叠本振(LO)频率附近的RF频谱，产生输出，其中包括两个边带频率的叠加，合成公式为f OUT = |f RF - f LO|。
在外差式结构中，可能认为其中之一是杂散频率，而另一成分才是有用的，因此需要采用镜像抑制滤波或镜像消除方法来大幅消除这些响应中的一种响应。
在直接转换接收机中，情况则不同：两个边带(f RF = f LO 的上边带和下边带)均被转换并用于预期信号，所以其实是混频器的双边带应用。
业内经常使用的各种定义解释噪声折叠的不同程度。
例如，传统的单边带噪声系数F SSB，假设允许来自于两个边带的噪声折叠至输出信号，但只有一个边带对表示预期信号有用。
如果两处响应的转换增益相等，这就自然造成噪声系统增大3dB。
相反，双边带噪声系数假设混频器的两处响应包含有预期信号，则噪声折叠(以及对应的信号折叠)不影响噪声系数。
双边带噪声系数被应用于直接转换接收机以及射电天文接收机。
现代GNSS接收机内部噪声水平评定
１ 样 是 在 同 一块 样 品 不 同 部位 随机 取样 ． ． 试 故具 有 代 表性 ２从 试验 数 据得 出所测 样 品没 有偏 析 现象 。 ．
３石 墨 在球 墨铸 铁 中并 不是 均 匀 分 布 的 ． 孑 取 沫 ． 钻 Ｌ
＝
；下 控 制界 限Ｌ ， Ｉ ； ｃＪ Ａ ＝
校准 与测 试
尺ｌ３６ — ．３ ００ ： ．８ ３６ ＝ ．５
Ｉ篇 技 术
第三步． 画控 制 图 （ 见图 １ ）
四 、 果 与 讨 论 结
依 此类 推 ． 算 结果 如 表２ 示 。 计 所 的平 均值 ＝ ．５ ８， ３６ ７ Ｒ的平 均 值＝ ．１ ５ ０１ ５ 。
第 二步 ． 算 控 制上 下 线和 中心 控 制线 计 上控 制 界 限
出许多计算湿对流层延迟的实用模型 ．但对流层延迟仍
为 主要误 差源 多径误 差是指 Ｇ Ｓ 信号射 至其他 的物体 ＮＳ
望 Ｇ Ｓ 系 统 能 够 提 供 更 高 的 准 确 度 Ｓ Ａ Ｓ ｔｌｔ ＮＳ Ｂ Ｓ（ ａｅｌｅ ｉ Ｂ ｓｄＡ ｇ ｎａｉｎ ｙｔｍｓ ａｅ ｕ ｍｅ ｔｔ Ｓ ｓ ）系统 包括欧 空局 的Ｅ ＮＯ 、 ｏ ｅ Ｇ Ｓ
美 国的ＷＡＡ 、 Ｓ 日本 的ＭＳ 和 印度 的Ｇ Ａ ＡＳ ＡＧ Ｎ系 统 ． 幅 大 提 高 了Ｇ Ｓ 单机 的定位 准确度 。 ＮＳ 那么 ， 现代 化条件 下 的相 对 定位是不 是也 能大幅提 高准确 度 呢？下面将 对Ｇ Ｓ ＮＳ 接
Ｇ Ｓ Ｇ ｏ ａ ＮａｉａｉｎＳ ｔｌｔ Ｓ ｓｅ 泛 指 全 球 Ｎ Ｓ（ ｌｂ ｌ ｖｇｔ ａｅ ｉ ｙｔｍ） ｏ ｌｅ 导 航 卫 星 系统 ， 括 Ｇ Ｓ、 Ｌ Ｎ Ｓ、 ａｉ ｏ 中 国北 斗 包 Ｐ Ｇ Ｏ ＡＳ Ｇ ｌｅ 和 ｌ
接收机噪声系数测试方法
接收机噪声系数测试方法（实用版4篇）篇1 目录1.引言2.噪声系数的定义和重要性3.传统噪声系数测量方法的局限性4.多通道射频接收机测量噪声系数的方法5.结论篇1正文接收机噪声系数测试方法是一种用于评估射频接收机性能的重要技术手段。
噪声系数是描述接收机前端放大器噪声特性的参数，它直接影响到接收机的灵敏度和信噪比。
因此，对接收机噪声系数的精确测量具有重要的实际意义。
一、引言射频接收机广泛应用于通信、广播、导航等领域，其性能指标直接影响到整个系统的性能。
噪声系数是描述接收机前端放大器噪声特性的参数，它直接影响到接收机的灵敏度和信噪比。
因此，对接收机噪声系数的精确测量具有重要的实际意义。
二、噪声系数的定义和重要性噪声系数（Noise Figure，NF）是指接收机前端放大器在输入信号一定时，输出信号噪声功率与输入信号噪声功率之比。
噪声系数越小，表示接收机前端放大器的噪声性能越好，灵敏度和信噪比越高。
因此，噪声系数是评估接收机性能的重要参数之一。
三、传统噪声系数测量方法的局限性传统的噪声系数测量方法主要包括噪声源法、噪声桥法和反射法等。
这些方法在测量低噪声系数的接收机时存在一定的局限性，主要表现在以下几个方面：1.测量范围有限：传统方法的测量范围通常在 100 MHz 以下，对于高频噪声系数的测量能力较弱。
2.测量精度受限：传统方法的测量精度受到噪声源、测试环境和被测器件等因素的影响，难以实现高精度测量。
3.测量时间较长：传统方法的测量时间通常较长，不利于高效、快速地评估接收机性能。
四、多通道射频接收机测量噪声系数的方法针对传统噪声系数测量方法的局限性，研究人员提出了多种针对多通道射频接收机的噪声系数测量方法。
这些方法主要利用多通道切换、噪声注入和数字信号处理等技术来实现高精度、高效率的噪声系数测量。
1.多通道切换测量法：通过设计多个射频开关，实现不同通道之间的切换，从而在不同通道切换的过程中测量噪声系数。
接收机内部噪声的分析及其在接收机中的作用
效果 好
,
实 际 上 很 少超 过 一个 微 伏 要接 收 的 必 填 降 低 噪声 提 高 接收 机 输 出端 的 信
, 。
,
。
所 以 平 均 电 流 为零
,
。
这 种 噪 声 电流
。
号 噪声 此
和 电子 管 噪声 电流 性 鬓相 同
因 此 除平 均 值 为零
,
接收 机起伏 噪 声 的 性 鬓 接 收机 的 内 部 噪声 主 耍 分
:
, , 。 。
,
J 天 腺 输 出端 的 噪声 电 压 等于 一般 H 燕 限介 箕 中 l , R 电阻 声 电压 实 际 上 夫 腺 周 圈 介 所 产生 的 瞬
弯 的 温 度是 不均 匀 的
度
,
因此 温度 T
4无
应 用有 效 温
3 ):
几
代替
,
得 天 腺 输 出端 的 噪 声 电 压 为 l(,
所甫
“
外
,
同 样可 用 圆 ( ) 2 的 曲腺 表 明 : 《s ) 天 摄噪 声 天腺 和 周 圃 介 箕 交 换 热能
。
:
( 1 ) 电 子 管噪 声 ;
。
所 以 引 起 噪声 有幅 射 电 阻
,
从热 力 平 衡 的观 念 可 以 征 明
的 接收 天 腺
,
:
具
T
眨 幻 徊 路 电 阻 热 噪 声 ; ( 3 ) 天腺 噪 声
圆 ( 5 )
{菌
吧 良
生 短 暂 的 脉 冲 噪 声 电流
韶振 放 大 电路 及 其嗓 声 等效 电路
电
信
科
学、
路
噪声测量三种方法
噪声系数测量的三种方法本文介绍了测量噪声系数的三种方法：增益法、Y系数法和噪声系数测试仪法。
这三种方法的比较以表格的形式给出。
前言在无线通信系统中，噪声系数(NF)或者相对应的噪声因数(F)定义了噪声性能和对接收机灵敏度的贡献。
本篇应用笔记详细阐述这个重要的参数及其不同的测量方法。
噪声指数和噪声系数噪声系数有时也指噪声因数(F)。
两者简单的关系为：NF = 10 * log10 (F)定义噪声系数(噪声因数)包含了射频系统噪声性能的重要信息，标准的定义为：从这个定义可以推导出很多常用的噪声系数（噪声因数）公式。
下表为典型的射频系统噪声系数：Category MAXIMProductsNoiseFigure*ApplicationsOperatingFrequencySystemGainLNA MAX2640 0.9dB Cellular, ISM 400MHz ~1500MHz15.1dBLNA MAX2645 HG: 2.3dB WLL 3.4GHz ~ 3.8GHz HG: 14.4dB LG: 15.5dB WLL 3.4GHz ~ 3.8GHz LG: -9.7dBMixer MAX2684 13.6dB LMDS, WLL 3.4GHz ~ 3.8GHz 1dB Mixer MAX9982 12dB Cellular, GSM 825MHz ~ 915MHz 2.0dB ReceiverSystemMAX2700 3.5dB ~ 19dB PCS, WLL 1.8GHz ~ 2.5GHz <80dBReceiver System MAX210511.5dB~15.7dBDBS, DVB950MHz ~2150MHz<60dB*HG=高增益模式，LG=低增益模式噪声系数的测量方法随应用的不同而不同。
从上表可看出，一些应用具有高增益和低噪声系数(低噪声放大器(LNA)在高增益模式下)，一些则具有低增益和高噪声系数(混频器和LNA在低增益模式下)，一些则具有非常高的增益和宽范围的噪声系数(接收机系统)。
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目前主流接收机噪声测试方案分析
1.KEYSIGHT/R&S/Anristru等微波测试仪器巨头目前普遍采用噪声头（雪崩源）
+噪声分析仪
优点
✓测试速度快
缺点:
✓工作在140GHz以下，无法在太赫兹频段使用
✓重复性差
✓设备成本高
2.英国卢瑟福实验室，荷兰宇航局也采用泡在液氮中的吸波材料作为冷源+常
温黑体组合进行Y因值测试
优点
✓温差大，可以用于测试灵敏度较高的低温接收机
缺点:
✓测试精确度不高，液氮反射系数较高会增加测试误差
✓系统结构复杂，测试效率低
3.法国VIVA公司也采用低温杜瓦做作为冷源+常温黑体组合进行Y因值测试
优点
✓温差大，可以用于测试灵敏度较高的低温接收机
缺点:
✓测试精确度不高，低温波导出现结露结霜的问题直接影响测试灵敏度
✓系统结构复杂，设备成本高
4.航天203所自研CNAS系列液氮低温黑体作为冷源+常温黑体组合进行Y因
值测试
优点
✓温差大，可以用于测试灵敏度较高的低温接收机
缺点:
✓测试精确度不高，低温波导出现结露结霜的问题直接影响测试灵敏度
✓黑体材料反射特性不稳定，无法在太赫兹宽频段工作。
目前仅工作到220GHz ✓系统结构复杂，设备成本高
5.CHARLMES、ESA、NIST 、电子科技大学、中电13所、ALMA目前均采用TK
热源+常温黑体组合方案进行噪声测试
优点
✓精度高可追溯，校准黑体+测试黑体
✓自动化测试
✓国内有成功案列
缺点:
✓温差不够大，测试分辨率有待提高
✓对低温接收机的噪声测试无能为力。