关于动态信号分析仪测量SQUID噪声的讨论
《噪声系数和测量》课件
设置测量参数：频率、功率、温度等
记录数据：记录测量得到的噪声系数、频率、功率等数据
连接测量仪器：将信号源、功率计、噪声系数分析仪等连接起来
分析数据：分析噪声系数与频率、功率的关系，得出结论
测量结果分析
噪声系数：衡量信号传输过程中噪声的影响程度
测量方法：使用噪声系数测量仪，测量信号的输入和输出噪声
测量结果：噪声系值，表示信号传输过程中噪声的影响程度
噪声系数的应用：在通信、电子、声学等领域都有广泛的应用
噪声系数的计算公式：噪声系数=输出信号功率/输入信号功率
噪声系数的测量
测量原理
噪声系数的定义：描述信号传输过程中噪声增加的程度
测量步骤：首先设置测量参数，然后输入信号，最后读取输出信号并计算噪声系数
注意事项：测量过程中要保证信号的稳定性和准确性，避免干扰因素影响测量结果
添加标题
添加标题
噪声系数测量设备的智能化和自动化
噪声系数测量技术的不断发展和完善
噪声系数测量标准的不断提高和统一
噪声系数测量技术的应用领域不断扩展，如航空航天、电子通信等
展望
噪声系数测量技术的发展：更加精确、快速、便捷
噪声系数测量设备的发展趋势：智能化、小型化、便携化
噪声系数测量在环保领域的应用：更加广泛，更加重要
测量方法：使用噪声系数测量仪，通过测量输入信号和输出信号的功率比来计算噪声系数
测量设备
声级计：测量噪声的强度和频率
频谱分析仪：分析噪声的频率成分
噪声源定位仪：确定噪声源的位置
噪声剂量计：测量噪声暴露剂量
测量步骤
准备测量仪器：噪声系数分析仪、信号源、功率计等
启动测量：启动信号源，调整功率，观察噪声系数分析仪的读数
测量信号源相位噪声-设计应用
测量信号源相位噪声-设计应用为什么不能只使用频谱分析仪行业对成像雷达、移动通信、卫星通信、天气监测等应用中的纯频谱信号的需求不断增长。
这需要对信号生成设备进行快速、准确和可重复的表征。
需要专用的相位噪声和幅度噪声测量系统，其测量本底噪声通常优于-180 dBc/Hz。
所需要的是测量晶体振荡器（VCXO、OCXO）、SAW 振荡器、合成器、锁相环和VCO（锁定或自由运行高Q）的相位噪声以及附加相位噪声的仪器。
放大器、混频器、分频器和乘法器。
虽然频谱分析仪可用于产生一些特征，但它对于区分幅度和相位噪声没有太大帮助。
频谱分析仪不仅无法分离幅度噪声和相位噪声，而且动态范围和本底噪声不足。
频谱分析仪内部本振的相位噪声过高，且分辨率带宽不足。
因此，需要一个专用系统来解调然后分别分析幅度和相位噪声。
测量信号源相位噪声1解决方案总部位于瑞士的Anapico 生产了APPH 系列自动信号源分析仪，该分析仪将幅度调制和相位调制测量分开，独立测量极低噪声水平（低于-180 dBc/Hz），并能够测量有源和无源的附加噪声成分。
APPH 分析仪提供高达30GHz 的测量能力，具有完全集成的互相关系统，可响应相位、幅度和基带噪声测量的常见问题，提供高精度和再现性、快速测量速度、高动态范围以及系统本底噪声低，同时仍然适合实验室和生产环境。
系统架构APPH 系列的引擎将低噪声模拟接收器通道与先进的数字信号处理技术相结合，提供快速且可重复的噪声测量。
基于FPGA 的专有FFTcross 分析仪可实时处理125MSa/s，允许在几秒钟内进行数千次相关和低于-170dBc/Hz 的测量。
LAN或USB控制的APPH系列可以使用PC、笔记本电脑或平板电脑作为控制器，因此无需合并显示器，从而限度地降低产品成本，同时提高可靠性。
校准将系统封装在紧凑的无风扇机箱中，进一步消除了杂散信号以及接地和电源线环路。
另一个非常重要的考虑因素是校准。
发货前，每台仪器都根据可追溯的噪声标准进行校准，以保证高精度、一致和可重复的结果。
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)。
信号分析测量基础原理 (优化测量本底噪声、分辨率带宽、动态范围等)
是德科技信号分析测量基础原理优化本底噪声、分辨率带宽等应用指南引言对射频工程师来说，在其产品生命周期的各个阶段，都会用到一种基本而又不可或缺的测量工具：频谱分析仪或信号分析仪。
仪器的关键指标，比如性能、精度和速度等，可协助研发工程师提升设计质量，并有助于制造工程师提高测试效率和产品质量。
本文提供了多种技术方法，旨在帮助您轻松驾驭各种应用场景中的信号分析。
重点是在保证速度和效率的前提下，协助您优化测量本底噪声、分辨率带宽、动态范围、灵敏度等属性。
“信号分析仪”通常是指具有以下特征的仪器：采用频谱分析仪架构和全数字中频（IF）区段，以复杂矢量方式处理信号，实现数字调制分析与时间捕获等多域操作。
关于频谱分析仪、信号分析仪，以及它们的使用方法，可参阅是德科技应用指南 150：《频谱分析基础》。
提升测量精度的各种设置了解信号分析仪的固有精度和鉴别被测器件（DUT ）连接通道中的误差源，对于优化测量精度非常重要。
良好的测量方法和实用的分析仪功能可以减少错误的发生，并且缩短测试时间。
利用数字中频技术，特别是在经过内部校准和校正的改进之后，可以实现高水平的基本精度。
例如自带的修正功能和可高度重复的数字滤波器可以让用户在测量期间自由的更改设置，并且基本上不会影响到测试的可重复性。
典型的示例包括分辨率带宽、量程、参考电平，中心频率和扫宽。
当 DUT 连接至经过校准的分析仪后，信号传递网络（图 1）可能会出现减损，或者致使被测信号发生改变。
只有对这些效应进行适当修正或补偿，才能确保最佳精度。
您可以通过一种方便、有效的方法来实现，那就是利用分析仪的内置幅度修正功能，并且与信号源和功率计结合使用。
DUT- Cables- Adapters- NoiseShift reference planeSignal-delivery networkSpectrum analyzer图 1. DUT 与分析仪的连接质量对测量精度和可重复性有很大影响。
短数据量动态光散射颗粒测量信号去噪方法
自 20 世纪 60 年代以来 ,动态光散射技术 (DLS) 已成为亚微米、 纳米级颗粒粒径测量的主要手段[ 1 ] ,是一种快 速、 可靠 、 非入侵性测量技术[ 2 ] ,被广泛用于化学 、 生命等颗粒测量领域[ 324 ] 。它是通过测量被悬浮颗粒散射的光强 自相关函数 ( ACF) 并对其反演来获取粒径分布信息的。DLS 测量中光散射信号是一种极其微弱的信号 ,获取信 号时不可避免地存在噪声 ,这些噪声存在影响到粒径的测量精度 ,需要对噪声进行有效地抑制。抑制噪声的方法 主要集中在前期抑制和后期去噪两方面 。前期抑制是指从噪声可能的来源上进行抑制 ,目前主要集中在复散射 、 环境和设备噪声抑制[ 527 ] 。后期去噪是指对已获得的散射信号进行去噪处理 ,目前常采用的去噪方法为基于统计 平均的自相关法 ,它是利用信号和噪声不相关特性提高信噪比的[ 7 ] 。而自相关去噪法能够有效地去除噪声的条 件是测量时间为无限大 ,测量时间是采样时间与数据长度的乘积 ,即要求数据长度大 。但在实际测量中 ,测量时 间总是有限的 ,因而噪声总是存在。这样在一些短时快速测量的场合 ,相关去噪法难以达到理想的去噪效果 ,导 致测量精度差 。小波变换是处理随机信号的理想工具 ,比起小波变换 ,小波包变换更具有精确的局部分析能力 , 它在信去噪方面有突出的优点[ 8 ] 。所以 ,本文利用小波包变换对动态光散射信号进行去噪处理 ,能够克服相关 去噪法中由于数据量有限而不能够有效地去除噪声的影响 ,取得较好的测量结果 。
10 6 时 ,两种去噪法效果相差不大 。因此 ,小波包去噪法更适合于短数据量的动态光散射颗粒测量 。
关键词 : 动态光散射 ; 颗粒测量 ; 去噪 ; 自相关 ; 小波包变换 中图分类号 : TN911. 74 文献标志码 : A doi :10. 3788/ H PL PB20102206. 1388
测量噪声的各种仪器使用原理及使用方法
测量噪声的各种仪器使用原理及使用方法一、噪声的由来与困扰你有没有过这种体验？在晚上睡觉时，外面路上车水马龙的声音让你翻来覆去，怎么也睡不着。
或者，工作中你正在开会，旁边的打印机突然响个不停，差点让你没了耐心。
噪声，就是这样的一种存在，悄无声息地影响着我们的生活。
你可能会觉得这点声音没啥大不了的，但其实长时间暴露在噪声中，人的身体和心理都可能受到不小的影响。
头痛、焦虑、睡眠质量差，甚至可能导致听力下降。
真是让人烦不胜烦啊！二、噪声测量的工具：科学的“耳朵”要想弄清楚这些噪声到底有多大，光靠“耳朵”可不行，得借助一些专业的工具。
就像我们不能用肉眼看见所有的细菌一样，噪声的大小和性质也需要借助仪器来“透视”。
好在，现在有不少噪声测量仪器可以帮我们“丈量”噪声的大小了。
1.声级计：噪声的“大管家”说到噪声测量仪器，声级计肯定是最常见的。
它就像一个高科技的“耳朵”，能够快速准确地测量周围环境的噪声强度。
这个小家伙的工作原理其实也不复杂，它通过一个麦克风捕捉到声音的波动，然后转化成电信号，再显示出噪声的分贝数。
你看，声音不再是摸不着、看不见的东西了。
分贝数越大，说明噪声越强，简直就像是给噪声戴上了“数码身份证”。
它的测量范围也很广，可以用来测量从人声到工地机器、飞机起飞的各种声音。
简单来说，它就是噪声界的“多面手”！2.频谱分析仪：噪声的“耳朵”放大镜如果说声级计是噪声的“体检医生”，那频谱分析仪就像是一个“放大镜”，能够告诉你噪声的具体组成。
不同的噪声频率对人的影响也不一样，有些高频噪声会让人更烦躁，而低频噪声则可能悄悄影响健康。
频谱分析仪能够通过显示噪声的频率分布，帮助我们了解不同频段噪声的具体情况。
比如，如果你在工厂里工作，可能会遇到一些低频的机器轰鸣声，这种声音可能没那么刺耳，但它的持续时间长，对人的影响却可能更大。
频谱分析仪就能帮助你识别这些“隐形的敌人”，让你知道是哪里发出了这些“声音的秘密武器”。
不同仪器对噪声系数测量的方法
图１了射 频系统 噪声性 能的重要信 息 ， 它通 常 被 定 义 为 网 络 的输 入 信 噪 比 Ｓ ／ Ｎ与输 出信噪 比 Ｓ ／ Ｎ 的 比值
Ｆ＝ ＝ ／ ＮＩ
‘
式（ １ ） 假设 网络的功率增益 为 Ｇ， 内部噪声功率 为 Ｎ ， 那 式（ ２ ） 表明， 噪声系数是功 率增益 Ｇ
么（ １ ） 可 以简化为
的函数 ， 测量时应保持功率增益不 变。 ２ 三 种 仪器 分 别 对 噪 声 系 数 的测 试 方 法 ２ ． １ 噪声系数分析仪测量噪声 系数 测量框 图为 图 １ 。 噪声系数常用的测试方法有噪声源法和信 号源法 。 但 由于实际 应 用时不能严格地工作在线性 区域 ，因此信号源法测试误差较大 ， 所 以 工作 中大 多 采 用 噪 声 源 法 。 噪声系数分析仪是一 台高灵敏 度 、 低 噪声 接收机 ， 是一 台采用 频率变换后再在 中频上处理信号 的超外差接收机。 使用噪声系数分 析仪在 大多数情况下测量噪声系数是最直接也 是最准确 的。 噪声系 图 ３ 数分析仪能够 同时显示增益和噪声系数来进行测量 。 噪声 系数分析 室温 ）时环境噪声 的功率谱密度 ， Ｂ Ｗ 是分辨率带宽 ， Ｇ ａ ｉ ｎ 是 系统 仪测试噪声系数的核心是 Ｙ因子法。噪声系数分析仪是 一台接收 （ 机， 可 以用来测试输入 的噪声功率 。噪声系数分析仪需要控制一个 的增益 ， Ｎ Ｆ 是 Ｄ Ｕ Ｔ的噪声 系数 。 公式 中每个变量均为对数 ， 故简化 噪 声 源 的加 电和 不 加 电这 两 种 状 态 对 被 测 件 （ Ｄ Ｕ Ｔ ） 进行测试 ， 这 两 公式 ， 可以直接测量输 出噪声的功率谱密度 （ ｄ Ｂ ｍ ／ Ｈ ｚ ） 。 Ｎ Ｆ ＝ Ｐ Ｎ Ｏ Ｕ Ｔ ＋ １ ７ ４ ｄ Ｂ ｍ ／ Ｈ ｚ — Ｇ ａ ｉ ｎ ） 式（ ４ ） 次功率 的比值就是 Ｙ因子。使用噪声系数分析仪对被测 件进行噪 声系数测试 时 ， 先要对 噪声 系数 分析仪进行校准 ， 从而消 除或 减少 频谱 分析仪测 量噪声系数 的最 大局 限性来 自频谱 分析仪 的噪 小噪声 系数 的被测件 ， 其输 出端的 Ｐ ｏ ｕ ｔ 会很小 ， 低 仪表接收机 自身带入 的影响。 在测试具有混频功能的被测件时还可 底。因为低增 益、 于频谱分析仪 的噪底 ， 这样信号会被 淹没在噪声之 中 ， 导致无 法测 以通过设置测试仪表对（ 本振 ） 信 号的频率进行控制。 如Ａ ｇ ｉ ｌ ｅ ｎ ｔ 公司 的 Ｎ ８ ９ ７ ５ Ａ噪声 系数分析仪 ，产生 ２ ８ Ｖ Ｄ Ｃ脉冲 量。一般使用频谱分析仪（ 增益法 ） 准确测量 噪声 系数 ， 要满足待测 信号驱动噪声源 （ ３ ４ ６ Ａ ／ Ｂ） 。先将噪声 源 ３ ４ ６ Ａ ／ Ｂ的超噪 比输入噪声 系统的输 出噪声密度要比频谱分析仪 的噪底高 ２ ０ ｄ Ｂ以上 。为获得 Ｂ Ｗ （ 分辨 率带宽 ） 与 系数分 析仪 中 ，再将噪声源和 噪声 系数 分析仪连接在一 起进行校 稳定和准确 的噪声密度读数 ，选择最优 的 Ｒ Ｂ Ｗ（ 视频 带宽 ） 即Ｒ Ｂ Ｗ／ Ｖ Ｂ Ｗ＝ ０ ． ３ ， 为使频 谱 ， 尤其是 基底 噪声看 准， 等校准完毕后确认整个频段被校平再将 噪声源产生噪声驱动待 Ｖ 测器件 （ Ｄ Ｕ Ｔ ） ， 使用噪声系数分析仪测量待测件 的输 出。噪声系数 起来比较干净 。 视频带宽越小 ， 频谱分析仪显示 的基底噪声越小。 只 分析 仪通过将 噪声 源的输 入噪声 和信 噪 比可 计算 Ｄ Ｕ Ｔ的噪 声系 要频谱分析仪 的噪声底的指标好 ，这种方法适 用于任何频率 范围。 数。 对于系统增益非 常高 、 噪声 系数 非常高的场合 ， 这种方法也 非常准 确。 ２ ． ２ 用频谱分析仪测量噪声系数 测量框图为图 ２ 。 例如（ 频谱法测试 混频 电路 的噪声系数 ） ａ． 将测试 系统按 照电路 图进行连接 ，并将 电源电压 Ｖ 图中的接收机是测试 中的待测件。 首先 利用点频信号发生器发 Ｃ Ｃ调 到 ３ Ｖ； 射点频信号 ， 在频谱分析仪上读取 功率值来测试 接收机 的增益 。然 ３． ｂ ． 设置 Ｒ Ｆ信 号源 的频率为 Ｆ Ｒ Ｆ Ｘ ＭＨ ｚ ， 输出功率 为 一 ９ ０ ｄ Ｂ ｍ； 后关掉信号发生器 ， 直接通过频谱 分析 仪读 出接 收机输 出端 的噪声 ｃ． 功 率谱密度值 。通过这两个值就可 以算出噪声 因子 。 设置 Ｌ Ｏ信 号源 的频率 为 Ｆ Ｌ Ｏ Ｙ ＭＨ ｚ ， 输 出功率 为 ２ ｄ Ｂ ｍ（ 以 ； 由噪声系数 的定义 可知 Ｎ Ｆ ＝ Ｐ Ｎ Ｏ Ｕ Ｔ －（ － １ ７ ４ ｄ Ｂ ｍ／ Ｈｚ － ＋ ２ ０ １ ｇ （ Ｂ Ｗ） 加到芯片本振端 口的实际功率计算 ） ｄ ． 从频谱仪上找到 Ｉ Ｆ的信号 ； ＋ Ｇ ａ ｉ ｎ ） 式（ ３ ） ｅ ． 设置频谱仪 的参考 电平为 一 ４ ０ ｄ Ｂ ｍ，带宽为 （ 下转 ８ ２页） 式中： Ｐ Ｎ Ｏ Ｕ Ｔ是已测的总输 出噪声 功率 ， 一 １ ７ ４ ｄ Ｂ ｍ ／ Ｈｚ 是２ ９ ０ Ｋ
更好的噪声系数测量的 3 大技巧
是德科技改善噪声系数测量的三个技巧降低噪声系数不确定度应用简介噪声系数又称噪声因数，是许多接收机和射频系统的关键性能参数。
噪声系数测量的是信号通过被测器件（DUT）后信噪比（SNR）的降低程度。
在数字通信系统中，噪声系数较低的接收机能够检测到低幅度信号，这直接关系到比特误码率（BER）性能的改善。
开发实验室在新产品设计和优化过程中通常需要进行噪声系数测量，而制造商在生产线上也需要进行噪声系数测量，以确保器件性能达到规定的技术指标且留有足够的裕量。
噪声系数测量不确定度是实现高良品率和低成本的关键因素。
本应用简介中介绍的技巧将帮助您在测量低噪声放大器、混频器和变频器的噪声系数性能时，显著改善测量不确定度，提高良品率并降低成本。
技巧 1：使用噪声系数不确定度计算器进行快速计算不确定度的计算不仅复杂，而且相当耗时。
幸运的是，使用计算器可以更简单、更快速地完成此项工作。
1计算噪声系数不确定度时，通常使用 Y 系数法。
这种方法使用经过校准的噪声源为 DUT 输入提供激励信号；它还使用信号分析仪作为经过校准的接收机来测量 DUT 的输出噪声。
校准后的噪声源规定了一个超噪比（ENR）。
该参数表征的是 DUT“开”和“关”状态之间的噪声功率，由频率决定。
ENR 不确定度是影响噪声系数测量总体不确定度的重要因素，也是噪声系数不确定度计算器需要输入的一个参数。
噪声系数不确定度计算器需要输入的其他参数包括失配、增益线性度和分析仪噪声系数。
表 1 给出的示例显示了在测量 6 GHz 低噪声放大器（噪声系数为 3 dB，增益为 26 dB，VSWR 为 1.5）时，影响总体噪声系数不确定度的各方面因素。
表中所选的噪声源的ENR 不确定度为±0.087 dB，VSWR 为 1.05。
在这个例子中，影响总体测量不确定度的两个主要因素是 ENR 不确定度和失配，分别占总量的 88% 和 12%。
其余影响因素占不到总体不确定度的 1％。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关于动态信号分析仪测量SQUID噪声的讨论
钟青;乔蔚川
【期刊名称】《现代计量测试》
【年(卷),期】2000(008)005
【摘要】做为最灵敏的磁通－电压传感器超导量子干涉器（ＳＱＵＩＤ）通常用于测量微弱信号，因此，噪声水平是其主要特征指标。
目前，ＳＱＵＩＤ的噪声功率谱主要是用ＨＰ公司的动态信号分析仪（ＤｙｎａｍｉｃＳｉｇｎａｌＡｎａｌｙｚｅｒ３５６６５Ａ或３５６７０Ａ）来测量，仪器的设置不同，所得的测试结果差异很大。
本文针对ＳＱＵＩＤ噪声的测试问题，根据实际的经验，对动态信号分析仪的设置进行几点讨论。
【总页数】3页(P59-60,50)
【作者】钟青;乔蔚川
【作者单位】中国计量科学研究院;中国计量科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.23
【相关文献】
1.动态信号分析仪不确定度评定的方法讨论 [J], 朱蕾
2.基于动态信号分析仪的便携式振动校准器的测量方法 [J], 董平
3.基于信号分析仪的噪声系数测量探讨 [J], 辛伟
4.动态心电信号分析仪的噪声抑制与数据滤波方法研究 [J], 雷印胜;王明时;刘伯强
5.铊膜DC－SQUID磁强计的噪声测量 [J], 陈烈;张利华;吴培钧;杨涛;刘东;刘贵荣;李林
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。