基于矢量网络分析仪功率测量的噪声系数测量方法

名称: 电磁测量技术结课论文院系：自动化系
班级：测控1201
学号：201202030129
姓名：张琨
日期：2015年6月3日
基于矢量网络分析仪功率测量的噪声系数测量方法
摘要:现有基于矢量网络分析仪进行噪声系数测量的方法必须依赖标准的噪声源，即Y 系数测量法。

该文提出一种通过在矢量网络分析仪源端口输出连续波信号，分别测量被测件的信号功率与信号加噪声的功率，结合校准结果和功率测量结果计算获得噪声系数的方法。

通过建立测量系统的模型和理论的推导，论述该方法的原理和测量过程的噪声校准，提出的方法不需要使用经过校准具有已知超噪比的噪声源，更简单实用。

引言
噪声系数测量是微波射频专业的一种基本测量，目前，一些矢量网络分析仪通过在内部或外部配备标准噪声源，就能利用Y 系数法进行噪声系数测量。

本文详细介绍了一种简便的基于矢量网络分析仪测量噪声系数的方法，这种方法不需要阻抗调谐和用噪声源进行超噪比的校准，只需使矢量网络分析仪源端口输出连续波信号，利用内部不同的检波器分别测量被测件的信号功率与信号加噪声的功率，再基于校准的结果和测量得到的功率信息，即可计算出被测件的噪声系数。

噪声系数的定义
噪声系数表示信号通过某电路网络后信号噪声比恶化的程度，是表征网络内部噪声大小的物理量，通常被定义为网络的输入信噪比与输出信噪比的比值。

对于二端口网络，噪声系数为网络输入端的信噪比与网络输出端的信噪比的比值，即网络的噪声系数F 。

i O
O O i i GN N
N S N S F ==
//
式中:i S —二端口网络输入端信号功率; i N —二端口网络输入端噪声功率，当输入端为290K 标准温度时，i N =kToB=-174 dBm/Hz ; o S —二端口网络输出端信号功率; o N —二端口网络输出端噪声功率。

矢量网络分析仪测量噪声系数的原理
使用矢量网络分析仪测量被测件的噪声系数的测量连接图见图2
为了便于分析噪声系数的测量原理，可将图2所示的系统采用图3所示的系统模型进行模拟。

在图3的模型中，假设源发生器理想，除产生连续波信号外，仅产生理论噪声功率
,信号源的其他额外噪声可看作由一个虚拟的噪声系数为F,的放大器产生;而矢量网络分析仪中的信号源产生的连续波信号可通过自身的源功率校准进行补
偿，因此，可认为信号源虚拟放大器的增益。

如果在连接被测件时使用了外部衰减或
内部步进衰减器，可用功率增益和噪声系数表示，被测件的功率增益
可通过一个矢量网络分析仪测量获得。

与信号发生器类似，接收机的非理想的噪声特性也可
通过一个具备噪声系数的虚拟放大器来建模;其不理想的连续波信号特性可通过一个传统矢量网络分析仪自身的接收机校准进行补偿，因此，可认为接收机虚拟放大器的增益。

基于上述模型.可得到模型系统的噪声系数F为
其中，，可得：
根据系统级联的噪声系数公式可得图3模型系统的噪声系数F为
代入可得：
所以
式中为已知量，被测件增益可通过网络分析仪测量获得，系统噪声功率可通过网络分析仪测量获得，和可通过噪声的测量校准过程获得，从而最终获得被测件的噪声系数。

系统噪声功率的测量
与目前广泛使用的Y系数法测噪声系数时要使用噪声源的方法不同，在使用矢量网络分析仪测量时，可直接利用数字中频的优势测量连续波信号的功率，通过采用平均和均方根的计算方法，分别获得被测件的输出信号在一定带宽内的信号功率及信号加噪声的功率，噪声功率测量原理[[4-5〕如图4所示。

假定X是一列矢量网络分析仪采样测量的值，为复数，可计算其平均值和均方根
值。

式中M是采样数，通过设置测量时间确定。

通过增加测量时间，就可增加采样点数和窄带滤波器的带宽，减小功率测量的变化量，从而得到更稳定的功率值。

由于被测件输出的噪声功率在信号功率的均方根值和平均值中的表现不同，因此，可由平均检波器和均方根检波器值计算噪声功率。

功率的平均值仅代表连续波的功率，均方根的平方代表在测量带宽内总信号功率，包括连续波信号功率和噪声功率。

为便于详细推导，假设经过下变频、滤波输入接收机的信号表达式为,S为载波信号的幅度复数表达式，n为噪声信号幅度复数表达式，可得平方检波器的值为
差值为
当射频信号下变频至中频时，使用双边带变频器，射频频率为和的信号经过下变频后，都会落在中频点上，而噪声是宽谱的，会在两个边带中出现，当噪声信号经过变频后，两个边带的噪声都被输入了中频接收机。

由于网络分析仪的功率校准是在信号功率上进行的，而实际噪声功率在射频域只会在1个边带中出现，是中频或基带域测得的噪声功率的一半;因此，实际的系统噪声功率为两个平方律检波器的差值的一半。

式中，代表系统阻抗;系数2是上式去除网络分析仪的镜像响应.单边变频引入的噪声功率。

噪声系数的测量校准
与测量S参数一样，矢量网络分析仪在用于噪声系数测量时，需要进行有效的校准，校准过程除矢量网络分析仪本身的校准外，还包括源噪声的校准和接收机噪声的校准，从而
获得和。

在此仅对源噪声的校准、接收机噪声的校准方法和, 的获得进行阐述。

在这两项校准中，首先要进行接收机噪声校准，再进行源噪声的校准。

1)接收机噪声校准
接收机端口自身固有的噪声可通过在接收机端习接一只50欧匹配负载进行接收机校准，校准的模塑如图5所示。

通过测量接收机的绝对噪声，利习下式计算出接收机噪声系数。

图5中的系统噪声系数F即为。

2)源噪声的校准
将源输出端口直接接至接收机输入端口，中间不接被测件，如果中间使用了外部衰减器，则在计算时考虑衰减值，校准的模型如图6所示。

通过测量接收机的绝对噪声，结合接收机校准过程噪声系数,计算源噪声系数Fs。

、
图6所示的噪声系数F为：
图6所示系统的噪声系数按照级联网络噪声系数计算可得:
综上可得：
结束语
本文介绍的方法的测量原理实质是回归了噪声系数的定义，可理解为采用定义法测量噪声系数。

实际上，在使用矢量网络分析仪测量噪声系数时，无论是使用了噪声源的Y 系数法，还是没有使用噪声源的定义法，测量本质都是基于矢量网络仪中测量接收机对噪声功率的测量。

因此，采用传统的Y系数法和本文所介绍的定义法进行测量，测得的噪声系数的结果应该是一致的。

参考文献：
1、蔡新泉.高频微波噪声的计量测试.无线电计量测试丛书「Ml.北京:中国计量出版社，1998:97-153.
2、任守勤.微波噪声译文集「Ml.北京:科学出版社，1975 :36-l03.
3、闰润卿，李惠英.微波技术基础fM.北京:北京理工大学出版社，1998:17-84.
4、军用电子测量仪器应用指南「Ml.电子工业出版社，2001:107-150.。

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基于矢量网络分析仪的低噪声放大器测试系统

ａｌｌａｎｈ）ｌｎａ１ｉ￣ ‘ ｌｅｓｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎＯＩｄｅｒｔｏｒｅｃｏｒｄａｎｄｐｒｏ（ｅｓｓｔｈｅｄａｔａａｆｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｏｂｔａｉｎｓｇｒｅａｔｉｍ—
．
Ｔｈｅｍａｉｎｔｅ￣ ‘ ｈｎｉｃａＩｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆｌｏｗｎｏｉｓｅａｍｐｌｉｉｅｆｒｓｕｃｈａｓｌｉｎｅａｒｇａｉｎ，ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔＶＳＷＲ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｌｄＢ
匝
Ｌ ■ ！ — ｊＣ ● 巾ｈｉｎ国ａＩｎ集ｔｅｇｒ成ａｔｅｄ电Ｃｉｒ路ｃｕｉｔ
１引言
低噪声放大器是一种噪声系数较低的放大器，
测闪试— 一
是接收机前端的关键部件，广泛应用于移动通信、雷
ｐｒｏｖｅｍｅｎｌｉｎｐｒｅ｛ｄｓｉｏｎ，ｅｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｓ．
达、电子对抗等各个领域。低噪声放大器的性能测
试一般包括以下关键参数：线性增益… ．增益平坦度，

噪声系数测量手册1：噪声系数定义及测试方法

噪声系数测量手册Part 1. 噪声系数定义及测试方法安捷伦科技：顾宏亮一.噪声系数定义最常见的噪声系数定义是：输入信噪比/ 输出信噪比。

它是衡量设备本身噪声品质的重要参数,它反映的是信号经过系统后信噪比恶化的程度。

噪声系数是一个大于1的数，也就是说信号经过系统后信噪比是恶化了。

噪声系数是射频电路的关键指标之一，它决定了接收机的灵敏度，影响着模拟通信系统的信噪比和数字通信系统的误码率。

无线通信和卫星通信的快速发展对器件、子系统和系统的噪声性能要求越来越高。

输入信噪比SNR input=P i/N i输出信噪比SNR output=P o/N o噪声系数F =SNR input/SNR output通常用dB来表示NF= 10Log(F)假设放大器是理想的线性网络，内部不产生任何噪声。

那么对于该放大器来说,输出的功率Po以及输出的噪声No 分别等于Pi * Gain以及Ni*Gain。

这样噪声系数=(Pi/Ni)/(Po/No)=1。

但是现实中，任何放大器的噪声功率输出不仅仅有输入端噪声的放大输出，还有内部自身的噪声(Na)输出，下图为线性双端口网络的图示。

双端口网络噪声系数分析框图Vs: 信号源电动势Rs: 信号源内阻Ri: 双端口网络输入阻抗R L: 负载阻抗Ni: 输入噪声功率Pi: 输入信号功率No: 输出噪声功率Po: 输出信号功率Vn: 该信号源内阻Rs的等效噪声电压Ro: 双端口网络输出阻抗输出噪声功率: N o = N i * Gain + N a ; P o=P i * Gain噪声系数= (P i * N o)/(N i* P o) = (N i * Gain + N a) /(N i * Gain)= 1 + Na/(N i * Gain) > 1根据IEEE的噪声系数定义:The noise factor, at a specified input frequency, is defined as the ratio of (1) the total noise power per unit bandwidth available at the output port when noise temperature of the input termination is standard (290 K) to (2) that portion of (1) engendered at the input frequency by the input termination.”a.输入噪声被定义成负载在温度为290K下产生的噪声。

基于矢量网络分析仪功率测量的噪声系数测量方法

名称: 电磁测量技术结课论文院系：自动化系班级：测控1201学号：201202030129姓名：张琨日期：2015年6月3日基于矢量网络分析仪功率测量的噪声系数测量方法摘要:现有基于矢量网络分析仪进行噪声系数测量的方法必须依赖标准的噪声源，即Y 系数测量法。

引言噪声系数测量是微波射频专业的一种基本测量，目前，一些矢量网络分析仪通过在内部或外部配备标准噪声源，就能利用Y 系数法进行噪声系数测量。

噪声系数的定义噪声系数表示信号通过某电路网络后信号噪声比恶化的程度，是表征网络内部噪声大小的物理量，通常被定义为网络的输入信噪比与输出信噪比的比值。

对于二端口网络，噪声系数为网络输入端的信噪比与网络输出端的信噪比的比值，即网络的噪声系数F 。

i OO O i i GN NN S N S F ==//式中:i S —二端口网络输入端信号功率; i N —二端口网络输入端噪声功率，当输入端为290K 标准温度时，i N =kToB=-174 dBm/Hz ; o S —二端口网络输出端信号功率; o N —二端口网络输出端噪声功率。

矢量网络分析仪测量噪声系数的原理使用矢量网络分析仪测量被测件的噪声系数的测量连接图见图2为了便于分析噪声系数的测量原理，可将图2所示的系统采用图3所示的系统模型进行模拟。

低噪声放大器LNA噪声系数测试技术研究

低噪声放大器LNA噪声系数测试技术研究低噪声放大器（Low-Noise Amplifier，LNA）是一种用于增加输入信号的幅度而几乎不引入额外噪声的放大器。

在无线通信系统中，LNA被广泛使用于接收信号链路中，扮演着信号前端放大器的角色。

因此，准确评估LNA的噪声性能至关重要。

本文将介绍LNA噪声系数测试技术的研究。

首先，我们需要了解噪声系数（Noise Figure，NF）的概念。

噪声系数是评估放大器如何将噪声引入到输出信号中的指标。

它衡量了LNA引入的噪声相对于输入信号的强度。

NF的单位是dB，值越小表示LNA引入的噪声越少。

为了测试LNA的噪声系数，我们需要使用两种基本方法：热噪声法和恒压降噪声法。

热噪声法是通过将LNA输入端短路，并测量输出端的噪声功率来评估噪声系数。

此时，LNA输入端相当于接收到一个噪声功率等于室温KTB的等效噪声电源。

K是玻尔兹曼常数，T是温度，B是系统带宽。

通过测量输出端的噪声功率和输入端的噪声电源功率，可以计算出噪声系数的值。

恒压降噪声法是通过在待测LNA输入端接入一个可变噪声源，并逐渐将其噪声功率降低到一个非常小的水平，同时测量输出端的噪声功率。

通过测量不同噪声功率下的输出噪声功率以及输入噪声功率的比值，可以得到噪声系数。

除了上述两种基本方法，还有一些扩展技术可以提高噪声系数测试的准确性，例如冷电流抵消技术、矩阵法、外差法等。

这些技术可以在一定程度上消除测试中的系统误差，提高测试结果的可靠性。

为了实现LNA噪声系数的精确测试，还需要注意以下几点：首先，要选择合适的测试仪器。

噪声系数测试仪器应具备宽频带、低噪声、高灵敏度等特点。

矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，VNA）通常被广泛应用于LNA的噪声系数测试。

其次，要定制合适的测试夹具。

测试夹具应该具备低插入损耗、高隔离度和低噪声等特点，以保证测试结果的准确性。

最后，要注意测试环境的控制。

基于矢量网络分析仪功率测量的噪声系数测量方法

基于矢量网络分析仪功率测量的噪声系数测量方法郭海帆;陈建华;陈鑫友;秦梅;周云锋【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2014(040)006【摘要】现有基于矢量网络分析仪进行噪声系数测量的方法必须依赖标准的噪声源,即Y系数测量法.该文提出一种通过在矢量网络分析仪源端口输出连续波信号,分别测量被测件的信号功率与信号加噪声的功率,结合校准结果和功率测量结果计算获得噪声系数的方法.通过建立测量系统的模型和理论的推导,论述该方法的原理和测量过程的噪声校准,提出的方法不需要使用经过校准具有已知超噪比的噪声源,更简单实用.【总页数】4页(P35-37,48)【作者】郭海帆;陈建华;陈鑫友;秦梅;周云锋【作者单位】西南电子设备研究所,四川成都610036;西南电子设备研究所,四川成都610036;西南电子设备研究所,四川成都610036;西南电子设备研究所,四川成都610036;西南电子设备研究所,四川成都610036【正文语种】中文【中图分类】TM935.2;TM933.3+3;TN911;TM930.12【相关文献】1.矢量网络分析仪测量噪声系数 [J], 西林2.安捷伦最新PNA—X网络分析仪选件可提供业界最精确的50GHz噪声系数测量[J],3.安捷伦网络分析仪的新测量功能可改变确定混频器特性的方式——新型矢量网络分析仪将PNA系列的性能延伸到67GHz,扩展了Agilent ECal系统的频率范围[J],4.安捷伦高性能噪声系数测量技术的应用范围扩展至50 GHZ适用于PNA-X网络分析仪的独特信号源调谐方法可提供业界领先的精度 [J],5.基于矢量网络分析仪的表贴式放大器噪声系数测试 [J], 宋翔;赵颖因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

矢量网络分析仪高级应用之混频器测试

并分别介绍了针对混频器和变频模块的三种主要技术：标量混频器测量技术，矢量混频器测量技术，内置本振变频模块群延时测量技术。

J i a n k a i.L i 11.2009-目录1 前言 (3)2、矢量网络分析仪测量混频器的方法 (8)2.1标量混频器测试技术 (9)2.1.1变频损耗测量 (10)2.1.2隔离度测量 (26)2.1.3射频和本振回波损耗测量（端口驻波测量） (36)2.1.4三阶交调测试 (40)2.2矢量混频器测试 (49)2.2.1混频器的相位特性 (49)2.2.2参考混频器测量法 (50)2.2.3双向矢量混频器测量法 (51)2.3内置本振变频模块群延时测量 (59)2.3.1群延时测量基础 (59)2.3.2 R&S 双音测试技术 (60)2.3.3内置本振变频模块群延时测试 (61)2.3.4如何降低群延时轨迹噪声 (67)2.3.5校准 (70)3、总结 (72)4、订货信息 (73)1 前言为了用电磁波将信息传播到目的地，无线通信要求把含有信息的基带信号搬移到适合电磁传播的频率上。

在目的地再将这个过程逆转，把接收到的射频（RF ）信号搬回基带，以恢复信号中的信息。

这种频率搬移功能传统上称为“混频”，完成混频的装置称为混频器。

任何具有非线性特性的器件都可以作为一个混频器，因为，器件对输入端信号的非线性失真会产生新的频率信号，甚至在天线单元上生锈的螺钉或螺栓也能充当混频器，使接收机的输入端产生不希望的IMD 成分。

不同仪器对噪声系数测量的方法

１噪声系数概述
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，ＢＷ是分辨率带宽，Ｇａｉｎ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，ＮＦ是ＤＵＴ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（ＤＵＴ）进行测试，这两公式，可以直接测量输出噪声的功率谱密度（ｄＢｍ／Ｈｚ）。ＮＦ＝ＰＮＯＵＴ＋１７４ｄＢｍ／Ｈｚ — Ｇａｉｎ）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Ｐｏｕｔ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Ａｇｉｌｅｎｔ公司的Ｎ８９７５Ａ噪声系数分析仪，产生２８ＶＤＣ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（３４６Ａ／Ｂ）。先将噪声源３４６Ａ／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２０ｄＢ以上。为获得ＢＷ（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ＲＢＷ（视频带宽）即ＲＢＷ／ＶＢＷ＝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（ＤＵＴ），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ＤＵＴ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ＣＣ调到３Ｖ；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ＲＦ信号源的频率为ＦＲＦＸＭＨｚ，输出功率为一９０ｄＢｍ；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ＬＯ信号源的频率为ＦＬＯＹＭＨｚ，输出功率为２ｄＢｍ（以；由噪声系数的定义可知ＮＦ＝ＰＮＯＵＴ－（－１７４ｄＢｍ／Ｈｚ－＋２０１ｇ（ＢＷ）加到芯片本振端口的实际功率计算）ｄ．从频谱仪上找到ＩＦ的信号；＋Ｇａｉｎ）式（３）ｅ．设置频谱仪的参考电平为一４０ｄＢｍ，带宽为（下转８２页）式中：ＰＮＯＵＴ是已测的总输出噪声功率，一１７４ｄＢｍ／Ｈｚ是２９０Ｋ

基于矢量网络分析仪的表贴式放大器噪声系数测试

摘要：传统的微波放大器噪声系数测试方法为基于噪声系数分析仪的Ｙ因子测试法，在进行放大器的测试时需单
独一次连接噪声系数分析仪测试其噪声系数。而表贴式放大器由于其引脚为非同轴结构，无法直接与测试仪器相连，其测试一直是微波器件的难题之一。以ＭＩＮＩ公司ＥＲＡ－１ＳＭ＋表贴式放大器为例，从ＺＶＡ２４矢量网络分析的噪声
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｙ— ｆａｃｔｏｒｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｏｎｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅａｎａｌｙｚｅｒｉｓａｔｒａｄｉｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ ’ Ｓｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅ．ＹｏｕｓｈｏｕｌｄｃｏｎｎｅｃｔｔｈｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｔＯｔｈｅｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅａｎａｌｙｚｅｒｏｎｃｅｍｏｒｅｗｈｅｎｙｏｕｗａｎｔｔＯｍｅａｓｕｒｅｔｈｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ ’ Ｓｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅａｆｔｅｒｔｈｅｏｔｈｅｒｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｓｍｅａｓｕｒｅｄ．ＡｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＳＭＴａｍｐｌｉｆｉｅｒｉｓｖｅｒｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｅｃａｕｓｅｉｔｓｎｏｎ－ｃｏａｘｉａｌｌｅａｄｃａｎ’ ｔｃｏｎｎｅｃｔｔＯｔｈｅａｐｐａｒａｔｕｓｄｉｒｅｃｔｌｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｔａｋｅＥＲＡ一１ＳＭ＋ｔｈａｔｉｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＭＩＮＩｃｏｍｐａｎｙｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｆｒｏｍｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗｉｔｈＺＶＡ２４ｖｅｃｔｏｒｎｅｔｗｏｒｋａｎａｌｙｚｅｒ，ｄｅｓｉｇｎａｔｅｓｔｆｉｘｔｕｒｅａｎｄａｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｃｉｒｃｕｉｔ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＳＭＴａｍｐｌｉｆｉｅｒ ’ Ｓｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅｉｓｒｅａｌｉｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｅｃｔｏｒｎｅｔｗｏｒｋａｎａｌｙｚｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅ；ｖｅｃｔｏｒｎｅｔｗｏｒｋａｎａｌｙｚｅｒ；ＳＭＴａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｔｅｓｔｆｉｘｔｕｒｅ

噪声系数测量方法

噪声系数测量的三种方法摘要：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(NF)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：式1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 MAXIMProductsNoise Figure*Applications Operating Frequency System GainLNA MAX2640Cellular, ISM400MHz ~ 1500MHzLNA MAX2645HG: WLL~ HG: LG: WLL~ LG:Mixer MAX2684LMDS, WLL~ 1dBMixer MAX998212dB Cellular, GSM825MHz ~ 915MHzReceiverSystemMAX2700~ 19dB PCS, WLL~ < 80dB* 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)。

因此测量方法必须仔细选择。

本文中将讨论噪声系数测试仪法和其他两个方法：增益法和Y系数法。

使用噪声系数测试仪噪声系数测试/分析仪在图1种给出。

图1.噪声系数测试仪，如Agilent的N8973A噪声系数分析仪，产生28VDC脉冲信号驱动噪声源(HP346A/B)，该噪声源产生噪声驱动待测器件(DUT)。

噪声系数测量的三种方法

噪声系数测量的三种方法噪声系数是指在电子设备或电路中测量的信号质量衰减与理想条件下信号质量衰减之间的比值。

噪声系数越低，表示设备或电路产生的噪声越少，信号质量损失越小。

噪声系数的测量对于评估设备性能和优化电路设计至关重要。

下面介绍三种常用的测量噪声系数的方法。

1. 热噪声法（Hot Noise）热噪声法是一种直接测量噪声系数的方法，常用于微波器件和射频（RF）电路的噪声性能测量。

该方法的基本原理是通过在待测器件或电路输入端引入一个加热元件，使其在高温状态下工作，将加热元件所产生的热噪声和待测器件的输出噪声进行对比测量。

具体步骤如下：-在待测器件或电路的输入端插入一个短截线，将其与噪声发生器连接。

-在待测器件的输出端接上一个噪声功率测量装置。

-通过调节噪声发生器的输出功率，使得待测器件的输出功率与加热元件产生的热噪声功率相等。

-测量并记录加热元件的功率和待测器件的输出功率。

通过以上步骤可以得到待测器件的热噪声功率和输出功率，从而计算出噪声系数。

2. 对比法（Noise Figure Meter）对比法是一种间接测量噪声系数的方法，适用于比较不同器件或电路的噪声性能。

该方法通过测量两个不同器件或电路的输出噪声功率和输入信号功率的比值，进而计算出噪声系数。

具体步骤如下：-将待测器件和参考器件分别与噪声源相连。

-将两个器件的输出端与噪声功率测量装置相连。

-分别测量并记录待测器件和参考器件的输出噪声功率和输入信号功率。

通过以上步骤可以得到待测器件和参考器件的输出噪声功率和输入信号功率，从而计算出噪声系数。

3. 增益-噪声法（Gain-Noise Method）增益-噪声法是一种常用的测量噪声系数的方法，适用于放大器和无源器件的噪声性能测量。

该方法通过测量待测器件的增益和噪声指标，进而计算出噪声系数。

具体步骤如下：-将待测器件的输入端与信号源相连，输出端与噪声功率测量装置相连。

-测量并记录待测器件的输出噪声功率和输入信号功率。

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