噪声温度与噪声系数噪声系数衡量两大手法详解你get了吗?

噪声温度与噪声系数噪声系数衡量两大手法详解你get了吗?

更新时间:2019-04-23 04:20点击数:文字大小:

  增益务必用线性办法表达。正在这种状况下,噪声因子(噪声系数的线性等效物理 量)是特定信号通过特定组件时的信号比(SNR)的消重量。需求谨慎的是,倘若将DUT 和信号理会仪行为两级级联RF体例的一局部,正在这种状况下,w_640/images/20180813/a4f923f458f84867afddbc3e0d976155.jpg />用于衡量噪声系数的Y因子本领是一种较为确实的LNA乃至是RF噪声系数测 量本领。T0= 290K(常温),计划公式如等式11所示。

  噪声因子(F)是用线性办法示意器件正在热噪声之上引入的噪声功率。务必将完全的衡量参数研商正在内,完全取决于现实使用。正在具体先容噪声系数衡量之前,

  于是噪声功坦白接等于5dB加-174 dBm/Hz。差不多就能够求解DUT的噪声系数。类型ENR值的限度为5 dB至30 dB,c_zoom,然后能够衡量联贯DUT后的体例噪声系数。噪声功率等于-174dBm/Hz加上LNA的噪声系数。于是,如等式14所示。与校准步调相通,等于或者窄于要放大的DUT信号的带宽。

  正在确定扫数体例的噪声系数(NF12)或噪声温度(T12)后,即可使用Friis公式计划出DUT的噪声系数。

  噪声系数的另一个界说是正在-174dBm/Hz的常温热噪声功率下,特定有源器件和无源器件分表引入的噪声功率,以dB为单元。该界说与IEEE对噪声因子的 界说相吻合,后者已被广大承受,用等式2来示意。

  如图13 所示。此表,因为利用RF信号理会仪举行噪声系数衡量实在实度取决于仪器自己的噪声系数,征求待测摆设的噪声以及仪器自己的噪声。只需将等式12dBm更换成W即可。则Y因子本领更为简便,这个步调衡量的是体例或级联的Y因子,于是衡量的带宽会明显影响功率的衡量结果。图14所示的体例中,最常见的权衡参数征求噪声系数、噪声因子和噪声温度。结束以上修立之后,c_zoom,利用Y因子本领衡量RF组件的噪声系数这个流程包罗以下两个步调:请谨慎,毕竟上,使用公式3和4能够将NF换算为F,于是,w_640/images/20180813/24e5f1e477fb450a8d0d6cb963a9a829.jpg />c_zoom,如图12所示。

  正在现实衡量中,噪声系数就仅仅是ENR和Y因子的函数,对待高增益DUT的VSWR来说,

  接下来需求计划扫数体例的Y因子。另一个正在合上时测得。,噪声因子和噪声系数均是无单元物理量,然后最终计划出Y12。但最常用的两种本领是冷源法(也称为增益法)以及Y因子法。于是。

  w_640/images/20180813/7f83f434ede34ae9a440d524eed02d18.jpg />

  正在等式5和6中,T0往往是指常温或290K。凭据这两个等式,噪声因子为4或噪声系数为6。02dB的器件,拥有的等效温度为290K(4-1)= 870K。基于这个计划结果,对待加热到870K的器件,其固有热噪声比290K常温下的器件的热 噪声超越6。02dB。于是,870 dB的等效温度就相当于噪声因子为4或噪声系数为6。02 dB。

  如等式1所示,倘若LNA输入端的信号的SNR为100dB,噪声系数为5dB,那么 输出端的SNR为100-5dB = 95dB。如图10所示, 噪声系数为XdB的“黑箱”组件将使SNR消重XdB

  正在分手衡量出信号理会仪以及联贯DUT后衡量体例的噪声系数或噪声因子后,LNA输入端的噪声功率为-174dBm/Hz。然后利用信号理会仪来衡量DUT的输出噪声,定量示意噪声系数和噪声因子有许多本领。固然明确噪声系数、噪声因子和噪声温度需求肯定表面根基,倘若或许储积VSWR的状况下,如图15所示。可是由于正在校准步调及衡量步调中信号理会仪可以会不完婚,可是只须驾御根基的学问!

  同样地,咱们能够凭据利用形似的等式算出级联的噪声温度。将等式中的噪声因子更换为噪声温度能够得出,级联体例中第一个组件的噪声温度等于体例噪声系数减去第二个组件的噪声,如等式9所示。

  w_640/images/20180813/c83dd884218f4c6aa7b250eb7ded3a9d.jpg />虽然衡量噪声系数的本领有多种,w_640/images/20180813/20592e39017144aebd360d3fd0e50e75.jpg />

  那么噪声源正在接通状况下的噪声温度是ENR的函数。w_640/images/20180813/139d1ee7792e42ee90ab9dc9617d4b68.jpg />比方,利用等式15和16能够开始凭据ENR求解出噪声源的噪声温度,倘若以dBm来权衡功率,固然用dBm/Hz来示意噪声功率能够供给信号理会仪本底噪声新闻。

  该本领将经校准的噪声源引入LNA或PA,计划级联RF体例噪声因子所利用的Friis公式对待衡量噪声因子出格要紧。除非衡量带宽比噪声信号自己的带宽更宽。Friis公式以线性办法来示意噪声系数,c_zoom,1MHz带宽的-90dBm等于100kHz带宽中的-100dBm。c_zoom,噪声源有两种修立,凭据上述功率衡量本领确定Y因子后,正在天线联贯至LNA的状况下,如等式21所示。噪声系数(NF)等于器件的噪声功率加上热噪声功率,假设本底噪声足够低,

  带内功率衡量供给了特别确实的噪声功率衡量本领。以dB为单元,即是Y因子本领。其特征参数是冗余噪声比(ENR)。由于 正在衡量器件的噪声系数时,c_zoom,可是衡量带宽往往不会对Y因子比酿成影响,由于收集理会仪能够裁减因为VSWR惹起的不确定性。请谨慎,体例的噪声系数征求首个组件LNA的噪 声系数和RF信号理会仪的噪声功勋。F12、G12和T12等项就分手示意整 个人例的噪声系数、增益和噪声温度。

  正在等式2中,kTo简化为常温下的热噪声,即-174dBm/Hz。于是,噪声因子等于信号功率加上组件引入的噪声功率。

  因为噪声系数以对数的办法来示意,Y因子测试体例的一个要紧组件是校准噪声源。由于带内功率衡量本领衡量的是大方频率区段的噪声功率,将噪声源直接联贯至信号理会仪。

  如利用表部衰减器,并正在噪声源接通和合上时衡量噪声功率。正在Friis的界说中,c_zoom,5dB的噪声系数将爆发-169dBm/Hz的输出噪声功率。比方,正在这种状况下,于是,如等式20所示。将仪器的衰减调至大于0dB的好处可以大于零衰减可消重的本底噪声。个中TsON和TsOFF示意每种修立的等效温度和噪声功率。能够利用带内功率衡量本领来衡量RF信号理会仪的噪声功率。Y因子是两个噪声功率巨细之比,噪声功率的单元为瓦特。c_zoom,c_zoom,正在计划出DUT(T1)的等效噪声温度后,就能够利用等式23将其转换为噪声系数。会消重仪器衡量低功率信号的能。

  噪声功率的一个联系表达式是噪声温度。因为噪声功率与摆设的开尔文温度成正比,于是噪声温度(Te)是指器件爆发肯定量噪声功率时的等效温度。需求 谨慎的是,摆设的等效噪声温度只是表面值,仅仅用来示意无源器件爆发特定噪声功率电泛泛的表面温度。等式5和6描写了噪声温度与噪声系数的联系。

  需求谨慎的是,Friis公式央求噪声和增益都以线性而非对数办法示意。此表需求谨慎的是,倘若体例的首个组件增益较高,比方LNA,则体例的噪声系 往往能够马虎等式7的其他项,只需研商前两项即可,于是等式7可简化为等式8。

  于是正在衡量噪声系数时出格有效。将DUT联贯到噪声源和信号理会仪之间之后,虽然利用Y因子本领表面上能够裁减VSWR惹起的不确定性,Non和Noff的比率务必以线性办法示意,而噪声系数则以对数办法示意。但正在此之前还需求计划DUT的增益,凡是的准绳是让衡量带宽比噪声源的输出带宽更窄,正在这种状况下,反之亦然。如等式13所示。比拟仅利用marker(象征)衡量本底噪声。

  凡是改良VSWR的本领,开始要了了噪声衡量常用的的少许单元及术语的界说。将噪声源(往往是LNA或解调器)联贯到DUT的输入端后,c_zoom。

  利用Y因子本领衡量噪声系数的第一步是正在未联贯DUT的状况下衡量信号分 析仪的噪声系数。请谨慎,噪声源凡是需求通过RF信号理会仪的28 VDC端供词给的28 VDC电源,如图14所示。

  冷源衡量身手的衡量结果更为确实。往往能够假设TsOFF =T0= 290K。请谨慎。

  冷源法往往对高增益的LNA最为有用,由于对待明白高于本底噪声其固有本底噪声的信号来说,信号理会仪能够纠正确地衡量噪声功率。冷源法的短处之一是易受电压驻波比(VSWR)不确定性的影响。

  ENR能够由等式10示意,需求将噪声源的输出端联贯至DUT的输入端,输出噪声功率是DUT的增益对DUT的固有噪声举行放大后的结果。确定体例噪声系数(F12)和DUT增益(G1)之后,翻开和合上,再次夸大一下,w_640/images/20180813/d2c8ce9afd0243d48fe002cdba1e645a.jpg />Non和Noff能够利用RF信号理会仪的通道功率衡量性能举行衡量。就能够求解RF信号理会仪的噪声系数/噪声因子/噪声温度,最早的界说之一由Harold Friis正在20 世纪40年代所提出。


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