[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

摘要

本发明公开了一种基于矢量网络分析仪和噪声源的噪声系数测试方法，属于测试技术领域，本发明解决了被测件和仪器的匹配误差问题，特别适用于被测件的匹配不是很好的情况，提高了测试的准确度；采用的方法和矢量网络分析仪噪声接收机结合，提高了测试的动态范围，无论是小噪声系数和大噪声系数，都能应用本发明得到精确的测量；采用矢量网络分析仪测试被测件的增益：矢量网络分析仪通过端口对误差项的校准，得到最精确的被测件增益；采用噪声源对接收机进行表征：噪声源对接收机进行增益带宽积的表征，冷热两态通过公式求解使增益带宽积得到精确测量，并可以溯源到噪声源。

主权项

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。