第四章噪聲系數測量第一頁，共42頁。噪聲系數測試第一節(jié)基本概念第二節(jié)噪聲發(fā)生器第三節(jié)噪聲系數分析儀第四節(jié)手動測量兩倍功率方法噪聲系數測量Y因子法噪聲系數測量補充內容:級聯(lián)電路的噪聲系數計算第五節(jié)自動噪聲系數測量第六節(jié)影響噪聲系數測試精度的一些因素2第二頁，共42頁。第一節(jié)基本概念噪聲特性是元件和系統(tǒng)的最重要參數之一,是元件和系統(tǒng)性能水平的重要體現.噪聲和信號是兩個對立而統(tǒng)一的概念,從廣義上講,噪聲就是擾亂或干擾有用信號的不期望的擾動,它使通過網絡傳輸的信號受到干擾或使之失真.為了更好的理解噪聲的重要性,我們首先舉一個較形象的例子.3第三頁，共42頁。4第四頁，共42頁。5第五頁，共42頁。6第六頁，共42頁。7第七頁，共42頁。定義:噪聲即元件或系統(tǒng)內部產生的干擾,從而導致電路的性能惡化.對噪聲的量化主要有兩個參數,他們是相關的,一個是噪聲因子,第二個是噪聲系數.8第八頁，共42頁。噪聲因子的定義是輸入信噪比與輸出信噪比的比值,即F=(Si/Ni)/(So/No)噪聲系數是噪聲因子的對數,即:NF=10lgF噪聲系數的單位是dB,實際應用中通常采用噪聲系數.9第九頁，共42頁。另外,噪聲溫度也可以用于表述器件或系統(tǒng)的噪聲性能,下面的公式表述了噪聲系數與噪聲溫度的關系:NF=10lg(1+TN/290)TN即稱為噪聲溫度,單位是K.要熟悉F,NF和TN之間的關系10第十頁，共42頁。第二節(jié)噪聲發(fā)生器噪聲發(fā)生器是一種能產生連續(xù)譜噪聲的裝置,它是一種用來測試接收機噪聲系數的專用儀器.噪聲發(fā)生器也稱為噪聲源.一個良好的噪聲源應在規(guī)定的頻帶內具有均勻的功率譜密度和一定的輸出噪聲功率.常見的噪聲源是冷/熱噪聲源,飽和二極管噪聲源,氣體放電管噪聲源和固態(tài)噪聲源.11第十一頁，共42頁。冷/熱噪聲源所有源中精度最高寬帶溫度低（77K左右），用于低噪聲接收機測試幅度相位有很高的匹配特性不適用于高噪聲測試需要液氮環(huán)境（Labsonly）12第十二頁，共42頁。二極管噪聲源工作頻率低直流電流和超噪比有簡單直接的關系超噪比可變(不同的電流)冷態(tài)熱態(tài)切換無失配13第十三頁，共42頁。氣體放電管噪聲源同軸結構：噪聲溫度高（10000K~20000K，ENR:15.3~18.4dB）較寬頻帶（2~5GHz）方便使用適合用于系統(tǒng)經濟耐用冷態(tài)熱態(tài)切換失配較大頻帶邊緣有較大耦合，需要修正波導結構：頻率范圍決定于波導尺寸耦合修正小冷態(tài)熱態(tài)切換失配比同軸結構小，但是大于冷/熱噪聲源和二極管噪聲源無脈沖泄露14第十四頁，共42頁。固態(tài)噪聲源較高超噪比體積尺寸小高可靠性較高頻率范圍較小失配誤差15第十五頁，共42頁。第三節(jié)噪聲系數分析儀噪聲系數分析儀實際上是一臺高靈敏度、低噪聲的超外差式接收機.下面以中國電子科技集團公司41研究所研制的AV3981型噪聲系數分析儀為例來介紹一下噪聲系數分析儀的基本組成和工作原理.16第十六頁，共42頁。17第十七頁，共42頁。第四節(jié)手動測量噪聲系數的計算公式如下NF=10lg(T2-T0)/T0-10lg(N2/N1-1)=ENR-10lg(N2/N1-1)式中:ENR=10lg(T2-T0)/T0是超噪比:其含義是噪聲源超過標準噪聲溫度T0熱噪聲的倍數.ENR一般由噪聲發(fā)生器技術說明書給出.N2:當噪聲源開啟時的噪聲功率N1:當噪聲源關閉時的噪聲功率18第十八頁，共42頁。4.4.1兩倍功率方法噪聲系數測量主要思想:根據噪聲系數計算公式,如果N2=2N1,則方程變?yōu)镹F=ENR.19第十九頁，共42頁。兩倍功率方法噪聲系數測量方框圖20第二十頁，共42頁。4.4.2Y因子法噪聲系數測量設Y=N2/N1,則有NF=ENR-10lg(Y-1)從方程可以看出,不需要測出N2和N1的絕對值,而只需測出他們比值即Y,就可以確定NF,這就是這個方法名稱的原因.21第二十一頁，共42頁。Y因子法噪聲系數測量方框圖22第二十二頁，共42頁。補充內容:級聯(lián)電路的噪聲系數計算23第二十三頁，共42頁。24第二十四頁，共42頁。25第二十五頁，共42頁。計算題1、習題5-42、若噪聲系數改為噪聲溫度10000K（A）、5000K（B）、20000K（C），則噪聲系數最小值為多少dB，連接順序？作業(yè)3-2、3-3、5-626第二十六頁，共42頁。27第二十七頁，共42頁。28第二十八頁，共42頁。噪聲系數測試第一節(jié)基本概念第二節(jié)噪聲發(fā)生器第三節(jié)噪聲系數分析儀第四節(jié)手動測量兩倍功率方法噪聲系數測量Y因子法噪聲系數測量補充內容:級聯(lián)電路的噪聲系數計算第五節(jié)自動噪聲系數測量第六節(jié)影響噪聲系數測試精度的一些因素29第二十九頁，共42頁。第五節(jié)自動噪聲系數測量自動噪聲系數測量需要用噪聲源和自動噪聲測試儀完成30第三十頁，共42頁。擴頻測試噪聲源和自動噪聲測試儀的頻率范圍是10MHz到26.5GHz，另外還有一個26.5GHz到40GHz的噪聲源。1.那么，我要測試一個35GHz到38GHz的放大器噪聲系數，利用上面的儀器，能不能測試，如果能，怎么測？如果不能，為什么？2.測試一個接收機（內置本振）的噪聲系數，射頻34GHz,中頻10GHz，利用上面的儀器，能不能測試，如果能，怎么測？如果不能，為什么？31第三十一頁，共42頁。32第三十二頁，共42頁。33第三十三頁，共42頁。例:放大器測試34第三十四頁，共42頁。例:變頻器測試35第三十五頁，共42頁。第六節(jié)影響噪聲系數測試精度的一些因素36第三十六頁，共42頁。37第三十七頁，共42頁。環(huán)境溫度:獲得外部噪聲的值,標準的溫度(T0)被設定為290K,制造商所給出的超噪比與它相關,所以,溫度的變化會導致噪聲系數測量誤差38第三十八頁，共42頁。39第三十九頁，共42頁。40第四十頁，共42