[发明专利]一种基于矢量网络分析仪和噪声源的噪声系数测试方法

权利要求书

1.一种基于矢量网络分析仪和噪声源的噪声系数测试方法，其特征在于：噪声源有一个校准的超噪比，定义为：

式中：ENR—噪声源的超噪比；

T_h—噪声源开时的等效输出噪声温度；

T_c—噪声源关时的等效输出噪声温度；

T₀—标准噪声温度290K；

当环境温度不是标准噪声温度290K的时候，噪声源的ENR由公式(8)进行修正：

式中：ENR^CORR是校准过的超噪比；

基于矢量网络分析仪和噪声源的噪声系数测试方法，包括校准和对被测件DUT的测量两个过程；

校准过程分为两个步骤：一是通过噪声源对矢量网络分析仪的噪声接收机进行校准，得到噪声接收机的增益带宽积和噪声系数；二是通过校准件对矢量网络分析仪的端口进行校准；具体包括如下步骤：

步骤S1-1：将矢量网络分析仪接上噪声源，并开机预热30分钟；

步骤S1-2：打开矢量网络分析仪的噪声测量选项，首先设置好S参数测量所需的包括功率、中频带宽、扫描频率、扫描点数在内的参数；

步骤S1-3：打开噪声接收机的设置窗口，设置好噪声接收机的增益、噪声接收机的带宽和环境温度，并显示功率曲线和系统噪声功率；

步骤S1-4：将噪声源连接至端口2，通过矢量网络分析仪控制噪声源，分别测量得到冷热两态的噪声功率；

计算公式如下：

P_C＝G_reckB(T_e+T_c) (9)；

P_h＝G_reckB(T_e+T_h) (10)；

式中：

G_rec—噪声接收机通道增益；

B—测量带宽；

T_e—噪声系数分析仪的等效输入噪声温度；

P_c—噪声源冷态的情况下噪声接收机测得的功率；

P_h—噪声源热态的情况下噪声接收机测得的功率；

k—1.38×10^-23J/K，为玻耳兹曼常数；

校准后，由下面公式得到噪声接收机的增益带宽积KBG_rec、等效噪声温度T_e和噪声系数F_rec：

KBG_rec＝(P_h-P_c)/(T_h-T_c) (11)；

F_rec＝1+T_e/T₀ (13)；

步骤S1-5：使用校准件对矢量网络分析仪进行校准；

测量过程也分为两个步骤：一是通过测量得到DUT的S₂₁；二是通过测量得到级联情况下的噪声功率；具体包括如下步骤：

步骤S2-1：连接DUT，测出DUT的S₂₁参数，即得到DUT的增益；

步骤S2-2：噪声接收机测量得到噪声功率P_sys，即得到DUT级联噪声接收机状态下的噪声功率；

步骤S2-3：主机通过公式(14)-(18)，计算得到DUT的噪声系数；

由公式(14)噪声功率的求解，推导得到公式(15)的等效噪声温度T_sys；

P_sys＝kB(G_dut*G_rec)(Tsys+Tc) (14)；

由公式(16)，等效噪声温度的定义，得到级联的噪声系数；

由公式(17)-(18)，通过噪声系数的级联公式，得到DUT的噪声系数；

F_dut＝F_sys-(F_rec-1)/G_dut (17)；

NF_dut＝10Log₁₀(F_dut) (18)；

式中：

P_sys—噪声接收机在测试DUT状态下的噪声功率；

G_dut—DUT的增益，在这里等于DUT的S₂₁参数；

T_sys—测量DUT时，DUT和噪声接收机级联的等效噪声温度；

F_sys—测量DUT时，DUT和噪声接收机级联的噪声系数线性值；

F_dut—DUT噪声系数的线性值；

NF_dut—DUT噪声系数的dB值。