噪聲溫度的測(cè)量

噪聲溫度的測(cè)量增益法它是基于前面給出的噪聲因數(shù)的定義：TotalOutputNoisePowerNoiseFactor（F）= : ; ; OutputNoiseduetoInputSource0nly在這個(gè)定義中，噪聲由兩個(gè)因素產(chǎn)生。一個(gè)是到達(dá)射頻系統(tǒng)輸入的干擾，與需要的有用信號(hào)不同。第二個(gè)是由于射頻系統(tǒng)載波的隨機(jī)擾動(dòng)（LNA,混頻器和接收機(jī)等）。第二種情況是布朗運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，應(yīng)用于任何電子器件中的熱平衡，器件的可利用的噪聲功率為：PkTB這里的k=波爾茲曼常量（1.38*10-2焦耳人K）,T=溫度，單位為開爾文B=噪聲帶寬（Hz）在室溫（290K）時(shí)，噪聲功率譜密度p=-174dBm/Hz，因而我們有以下的公式：NF=P-（-174dBm/Hz+20*log10（BW）+增益）Nout在公式中，p是已測(cè)的總共輸出噪聲功率，-174dBm/Hz是290K時(shí)環(huán)境噪聲的Nout功率譜密度。BW是感興趣的頻率帶寬（預(yù)選器中頻帶寬）。Gain是系統(tǒng)的增益。NF是DUT的噪聲系數(shù)。公式中的每個(gè)變量均為對(duì)數(shù)。為簡(jiǎn)化公式，我們可以直接測(cè)量輸出噪聲功率譜密度（dBm/Hz），這時(shí)公式變?yōu)椋篘F=P+174dBm/Hz-GainNout為了使用增益法測(cè)量噪聲系數(shù)，DUT的增益需要預(yù)先確定的。DUT的輸入需要端接特性阻抗（射頻應(yīng)用為50第，視頻/電纜應(yīng)用為75第）。輸出噪聲功率譜密度可使用頻譜分析儀測(cè)量。增益法測(cè)量的裝置見圖2。OOB口II口口口口CDD□口口嚴(yán)、口□口mn口口OOB口II口口口口CDD□口口嚴(yán)、口□口mn口口L；□□dDCOdD口口nine□口口□CD□□□口口口囲口E口_口13WDRiQQFaradayCageRF；FCJ.rp.jrPowerSupply(AGE3E31A)RFSignalGenerator(HPB648D)RFSpeclrumAnalyzer(HP55&xE)RFSignalGenerator(HP0&48D}|rDUTKnDLlji MAX2700-!>oI(rf^ppliwblfl}50￡lT侖rmiih白帕in圖2.作為一個(gè)例子，我們測(cè)量MAX2700噪聲系數(shù)的。在指定的LNA增益設(shè)置和V下測(cè)量得到的增益為80dB。接著，如上圖裝置儀器，射頻輸入用50訂負(fù)載端AGC接。在頻譜儀上讀出輸出噪聲功率譜密度為-90dBm/Hz。為獲得穩(wěn)定和準(zhǔn)確的噪聲密度讀數(shù)，選擇最優(yōu)的RBW（解析帶寬）與VBW（視頻帶寬）為RBW/VBW=0.3。計(jì)算得到的NF為：-90dBm/Hz+174dBm/Hz—80dB=4.0dB只要頻譜分析儀允許，增益法可適用于任何頻率范圍內(nèi)。最大的限制來自于頻譜分析儀的噪聲基底。在公式中可以看到，當(dāng)噪聲系數(shù)較低（小于10dB）時(shí)，（P-增益）接近于-170dBm/Hz，通常LNA的增益約為20dB。這樣我們需要測(cè)OUTD量-150dBm/Hz的噪聲功率譜密度，這個(gè)值低于大多數(shù)頻譜儀的噪聲基底。在我們的例子中，系統(tǒng)增益非常高，因而大多數(shù)頻譜儀均可準(zhǔn)確測(cè)量噪聲系數(shù)。類似地，如果DUT的噪聲系數(shù)非常高（比如高于30dB），這個(gè)方法也非常準(zhǔn)確。Y系數(shù)法，也稱為冷熱負(fù)載法，將待測(cè)器件連接到兩個(gè)處于不同溫度的匹配負(fù)載中的一個(gè)，并在每種情況下測(cè)量輸出功率。如圖，T是熱負(fù)載溫度，T濕冷負(fù)載溫度（T>T）1212NF=P+174dBm/Hz-Gain，在器件輸出端測(cè)得的功率為N，N。輸出功Nout 12率包括由待測(cè)器件產(chǎn)生的噪聲功率和來自源電阻的噪聲功率。