一種基于兩種檢波方式的噪聲系數(shù)測量方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于兩種檢波方式的噪聲系數(shù)測量方法，屬于測試技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明專利技術(shù)根據(jù)平均值和有效值兩種檢波方式得到的功率，計(jì)算出矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀自身產(chǎn)生的噪聲功率，根據(jù)噪聲功率和噪聲系數(shù)的關(guān)系，求出矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的噪聲系數(shù)；然后連接被測件，測量被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀產(chǎn)生的總噪聲功率和被測件的增益，計(jì)算出被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀級聯(lián)的噪聲系數(shù)；最后根據(jù)噪聲系數(shù)的級聯(lián)公式計(jì)算出被測件的噪聲系數(shù)。本發(fā)明專利技術(shù)不需要精密定標(biāo)噪聲源就可以實(shí)現(xiàn)噪聲系數(shù)的測量，不必配置噪聲系數(shù)分析儀，便可實(shí)現(xiàn)噪聲系數(shù)的高精度、快速掃描測量，節(jié)約測試成本；且噪聲帶寬在運(yùn)算過程中能夠抵消，克服了帶寬準(zhǔn)確度對測量精度的不利影響。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于測試
，具體涉及一種基于兩種檢波方式的噪聲系數(shù)測量方法。
技術(shù)介紹
噪聲系數(shù)是表征接收機(jī)及其組成部件在有熱噪聲存在的情況下處理微弱信號能力的關(guān)鍵參數(shù)之一。接收機(jī)系統(tǒng)中的誤碼率(BER)和噪聲系數(shù)(NF)都表征了接收機(jī)處理小信號的能力，其中噪聲系數(shù)不僅可以表征整個接收機(jī)系統(tǒng)的性能，還可以用來表征接收機(jī)系統(tǒng)中各個部件(如前置放大器、混頻器、中頻放大器等部件)的噪聲性能，因此噪聲系數(shù)的測量對于產(chǎn)品的研發(fā)和制造都非常關(guān)鍵。目前噪聲系數(shù)測量最常用的方法是Y因子法(也叫冷/熱源法)。Y因子法使用一個精密定標(biāo)的噪聲源，提供兩個已知的輸入噪聲電平，通過對噪聲源開和關(guān)兩種狀態(tài)下噪聲功率測量，可計(jì)算出被測件的噪聲系數(shù)。噪聲系數(shù)分析儀采用Y因子法，當(dāng)噪聲源具有良好的源匹配并且可以與DUT直接連接時(shí)，這種方法的測量精度高。噪聲系數(shù)的另一方法稱為冷源法，該方法適用于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試噪聲系數(shù)，這種方法基于矢量誤差校準(zhǔn)技術(shù)和PNA-X獨(dú)特的源校準(zhǔn)方法相結(jié)合，可以得到業(yè)界最高的噪聲系數(shù)測量精度。以上兩種方法用戶必須配置噪聲系數(shù)分析儀(或內(nèi)置于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的專用噪聲接收機(jī)模塊)和精密定標(biāo)的噪聲源，測試成本高。現(xiàn)有技術(shù)中與本專利技術(shù)最相近的實(shí)現(xiàn)方案如圖1所示，該方法基于信號發(fā)生器和信號分析儀進(jìn)行噪聲系數(shù)測量，不需要精密定標(biāo)的噪聲源。(一)測量原理：該方法是在被測件的輸入端接一個50Ω匹配負(fù)載，測量其輸出端的噪聲功率(No)，根據(jù)噪聲系數(shù)的定義式，用下面的公式計(jì)算噪聲系數(shù)： NF ( d B ) = 10 lg ( N o GkT 0 B ) ]]>其中：G—被測件的增益；k—玻爾茲曼常數(shù)(1.38×10-23J/k)；T0—標(biāo)準(zhǔn)噪聲溫度(290K)；B—接收機(jī)帶寬(單位Hz)。(二)測量步驟：1)如圖1連接測試系統(tǒng)，并預(yù)熱充分。設(shè)置信號分析儀的頻率為所關(guān)心的頻率點(diǎn)，降低信號分析儀的帶寬至1kHz，在信號分析儀的輸入端口接匹配負(fù)載，確保進(jìn)行足夠的測試次數(shù)以得到最佳的平均數(shù)值；2)將讀數(shù)從dBm轉(zhuǎn)化為W，并除以分辨率帶寬以得到信號分析儀在對應(yīng)頻率點(diǎn)歸一化的噪聲功率譜密度數(shù)值，用Nsa表示，信號分析儀的接收通道增益為1，信號分析儀的本機(jī)噪聲系數(shù)記為F2，則： F 2 = N s a kT o ]]>3)將匹配負(fù)載換下，連接被測件的輸出至信號分析儀；通過信號發(fā)生器輸出一個小功率的激勵信號至被測件的輸入(一般要求輸入信號的幅度應(yīng)比被測件1dB壓縮點(diǎn)低10dB)，用信號分析儀測出被測件的輸出信號幅度，從而可以得到被測件的增益GDUT；4)取下被測件輸入端口的激勵源換為匹配負(fù)載，得到連接被測件時(shí)的總輸出噪聲功率，將結(jié)果除以分辨率帶寬以得到被測件和信號分析儀歸一化的總噪聲功率譜密度數(shù)值，用Nm表示；被測件和信號分析儀級聯(lián)的噪聲系數(shù)記為F12，則： F 12 = N m G D U T kT o ]]>5)將上述F2、F12和增益GDUT數(shù)值帶入噪聲系數(shù)的級聯(lián)公式，可得被測件的噪聲系數(shù)FDUT： F D U T = F 12 - F 2 - 1 G D U T = N m G D U T kT o - ( N s a / kT o ) - 1 G D U T ]]>對步驟5)中的公式整理可得被測件用dB表示的噪聲系數(shù)： NF D U T = 10 lg ( N m - N s a kT 0 + 1 ) - 10 lg G D U T ]]>與本專利技術(shù)最相近的圖1的實(shí)現(xiàn)方案，主要缺點(diǎn)：1)只能點(diǎn)頻測量，測量速度慢，測量過程復(fù)雜，用戶手動運(yùn)算量大；2)信號分析儀的測量帶寬準(zhǔn)確度對測量精度有一定的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出了一種基于兩種檢波方式的噪聲本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于兩種檢波方式的噪聲系數(shù)測量方法，采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，其特征在于：包括如下步驟：步驟1：對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行預(yù)熱，并設(shè)置其包括測量頻率范圍和帶寬在內(nèi)的參數(shù)；步驟2：對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行源輸出功率校準(zhǔn)和全二端口校準(zhǔn)；步驟3：啟動矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的有效值檢波方式和平均值檢波方式，并根據(jù)這兩種檢波方式的檢波結(jié)果，計(jì)算矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀自身產(chǎn)生的噪聲功率NVNA?add；步驟4：根據(jù)公式(1)，計(jì)算矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的噪聲系數(shù)，記為FVNA；NVNA?add＝(FVNA?1)GVNAkT0B????????(1)；其中，NVNA?add為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀自身產(chǎn)生的噪聲功率；GVNA為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收通道的增益；k為玻爾茲曼常數(shù)；T0為標(biāo)準(zhǔn)噪聲溫度；B為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收通道的帶寬；步驟5：在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的源輸出端口和接收通道之間接入被測件，啟動S參數(shù)測量線程，測量被測件的資用增益GDUT；步驟6：啟動矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的有效值檢波方式和平均值檢波方式，并根據(jù)這兩種檢波方式的檢波結(jié)果，計(jì)算被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀產(chǎn)生的總噪聲功率NDUT+VNA；步驟7：根據(jù)公式(2)，計(jì)算被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀級聯(lián)的噪聲系數(shù)，記為F12；NDUT+VNA＝(F12?1)GDUTGVNAkT0B????????(2)；其中，NDUT+VNA為被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀級聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的總噪聲功率；F12為被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀級聯(lián)的噪聲系數(shù)；GDUT為被測件的資用增益；GVNA為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收通道的增益；k為玻爾茲曼常數(shù)；T0為標(biāo)準(zhǔn)噪聲溫度；B為被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收通道級聯(lián)時(shí)的帶寬；步驟8：將FVNA、GDUT和F12帶入噪聲系數(shù)的級聯(lián)公式，計(jì)算出被測件的噪聲系數(shù)：FDUT=F12-FVNA-1GDUT.]]>...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于兩種檢波方式的噪聲系數(shù)測量方法，采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，其特征在于：包括如下步驟：步驟1：對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行預(yù)熱，并設(shè)置其包括測量頻率范圍和帶寬在內(nèi)的參數(shù)；步驟2：對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行源輸出功率校準(zhǔn)和全二端口校準(zhǔn)；步驟3：啟動矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的有效值檢波方式和平均值檢波方式，并根據(jù)這兩種檢波方式的檢波結(jié)果，計(jì)算矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀自身產(chǎn)生的噪聲功率NVNA-add；步驟4：根據(jù)公式(1)，計(jì)算矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的噪聲系數(shù)，記為FVNA；NVNA-add＝(FVNA-1)GVNAkT0B (1)；其中，NVNA-add為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀自身產(chǎn)生的噪聲功率；GVNA為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收通道的增益；k為玻爾茲曼常數(shù)；T0為標(biāo)準(zhǔn)噪聲溫度；B為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收通道的帶寬；步驟5：在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的源輸出端口和接收通道之間接入被測件，啟動S參數(shù)測量線程，測量被測件的資用增益GDUT；步驟6：啟動矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的有效值檢波方式和平均值檢波方式，并根據(jù)這兩種檢波方式的檢波結(jié)果，計(jì)算被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀產(chǎn)生的總噪聲功率NDUT+VNA；步驟7：根據(jù)公式(2)，計(jì)算被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀級聯(lián)的噪聲系數(shù)，記為F12；NDUT+VNA＝(F12-1)GDUTGVNAkT0B (2)；其中，NDUT+VNA為被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀級聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的總噪聲功率；F12為被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀級聯(lián)的噪聲系數(shù)；GDUT為被測件的資用增益；GVNA為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收通道的增益；k為玻爾茲曼常數(shù)；T0為標(biāo)準(zhǔn)噪聲溫度；B為被測件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收通道級聯(lián)時(shí)的帶寬；步驟8：將FVNA、GDUT和F12帶入噪聲系數(shù)的級聯(lián)公式，計(jì)算出被測件的噪聲系數(shù)： F D U T = F 12 - F V N A - 1 G D U T . ]]>2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩種檢波方式的噪聲系數(shù)測量方法，其特征在于：在步驟3中，具體包括步驟3.1：啟動矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的有效值檢波方式和平均值檢波方式，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀檢波之前的頻率分量包括信號和噪聲兩部分，記為xi，則xi＝s+ni (3)；其中：xi為信號和噪聲的幅度總和；s為信號幅度；ni為噪聲幅度；步驟3.2：啟動矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的平均值檢波方式，可得： | x A V G | 2 = | 1 M Σ i = 1 M x i | 2 = | 1 M Σ i = 1 M ( s + n i ) | 2 = | s | 2 + | 1 M Σ i = 1 M n i | 2 + 1 M Σ i = 1 M Re ( sn i * + s ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋青娥，許建華，梁勝利，鄭利穎，李文軍，薛龍，
申請(專利權(quán))人：中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37