[发明专利]使用窄带补偿的噪声指数测量方法

说明书

一种确定待测试器件(DUT(100))的噪声指数(NF)响应的方法(400)，包括：确定所述噪声接收器在第一频率范围上的频率响应；测量所述DUT(100)在涵盖所述第一频率范围的第二频率范围上的增益；测量所述DUT(100)在所述第二频率范围上的输出噪声功率；基于所述噪声接收器的频率响应和所述DUT(100)在所述第一频率范围上的增益，确定所述DUT(100)的被估增益；以及基于被估增益和所述输出噪声功率，确定所述DUT(100)在所述第二频率范围上的NF响应。

背景技术

噪声指数(NF)是一种广泛使用的测度，用于描述经过电网络的信号中出现的信噪比(SNR)退化。网络的噪声因子(F)一般定义为输入SNR除以输出SNR：F＝(S_i/N_i)/(S₀/N₀)，其中，S_i＝输入信号功率，S₀＝输出信号功率，N_i＝输入噪声功率，N₀＝输出噪声功率。NF是以分贝表示的噪声因子：NF＝10*log(F)。

对于非无源的电子组件，显著的退化源是从内部的有源器件(例如晶体管)生成的噪声。于是，NF测量一般是研究和开发中的器件特性以及制造中的工艺验证的必要部分。

两种技术通常用于测量NF：Y因子法和冷源法。Y因子法(也称为热/冷源法)是主流的方法，其对于基于噪声指数分析器和谱分析器的解决方案是最常见地进行实现的。Y因子法使用校准的噪声源，其包括噪声得到优化的可以导通和截止的雪崩二极管。该二极管后面接着衰减器，其确保良好的输出匹配。

在二极管没有施加偏置的情况下(即处于冷状态)，噪声源生成与室温端接(termination)相同的噪声。在偏置施加到二极管的情况下(即处于热状态)，所得到的雪崩击穿形成超过并且高于室温端接的显著电噪声。额外噪声量表征为“超噪比”(ENR)。典型的ENR值处于5至15dB的范围中。根据源自冷输入端接和热输入端接的输出噪声功率的两次分离测量，可以确定待测试器件(DUT)的增益和噪声指数。假设校准的噪声功率测量，噪声因子F＝ENR/(Y-1)，其中，Y＝N_o-hot/N_o-cold，即，DUT输入处噪声源的热冷状态下的DUT输出噪声功率的比率。

与之对照，通常使用矢量网络分析器(VNA)来执行冷源法，其提供量值和相位信息，使得可以通过使用高级纠错法实现更大的测量精度。改进的精度对于非同轴环境(例如DUT在半导体晶片的夹具或其它静止部分中受测量的那些环境)可能是非常引人注目的。由于改进的精度，冷源法在很多组件测试场景中是优选的。

冷源法将DUT的传统S参数测量与源自(典型地，室温时)冷输入端接的输出噪声功率的单次测量进行组合。NF测量的这两个部分通常按照如下那样依次发生。首先，使用内置正弦源和标准VNA接收器测量DUT的S参数，并且根据S参数确定DUT的增益。其次，关闭正弦源，并且使用专用低噪声接收器或各标准VNA接收器之一进行输出噪声功率测量。可以通过重排NF的以上定义中的各项并且对于比率S₀/S_i:F＝N_o/(G×N_i)代入增益(G)来理解冷源法的潜在原理。对于由于已知温度时的输入端接引起的已知输入噪声(N_i)，可以通过测量DUT的增益(G)和输出噪声(N_o)计算F。

许多器件呈现出具有针对频率的相对较小变化的增益和NF响应。对于这些器件，Y因子和冷源法产生基本上相同的结果，同时精确度改变。然而，许多其它器件包含积分型带通滤波器，其在滤波器的带内与带外响应之间的过渡区域产生增益和NF的巨大变化，冷源法可能在噪声指数测量中引入通过Y因子法并不会出现的失真。如果DUT的带宽并非显著大于用于测量输出噪声的接收器的带宽，则失真可能是显著的。

鉴于传统方法的这些和其它缺点，通常需要新的技术用于进行NF测量。

发明内容