一种基于两种检波方式的噪声系数测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于两种检波方式的噪声系数测量方法，属于测试技术领域，本发明专利技术根据平均值和有效值两种检波方式得到的功率，计算出矢量网络分析仪自身产生的噪声功率，根据噪声功率和噪声系数的关系，求出矢量网络分析仪的噪声系数；然后连接被测件，测量被测件和矢量网络分析仪产生的总噪声功率和被测件的增益，计算出被测件和矢量网络分析仪级联的噪声系数；最后根据噪声系数的级联公式计算出被测件的噪声系数。本发明专利技术不需要精密定标噪声源就可以实现噪声系数的测量，不必配置噪声系数分析仪，便可实现噪声系数的高精度、快速扫描测量，节约测试成本；且噪声带宽在运算过程中能够抵消，克服了带宽准确度对测量精度的不利影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于测试
，具体涉及一种基于两种检波方式的噪声系数测量方法。
技术介绍
噪声系数是表征接收机及其组成部件在有热噪声存在的情况下处理微弱信号能力的关键参数之一。接收机系统中的误码率(BER)和噪声系数(NF)都表征了接收机处理小信号的能力，其中噪声系数不仅可以表征整个接收机系统的性能，还可以用来表征接收机系统中各个部件(如前置放大器、混频器、中频放大器等部件)的噪声性能，因此噪声系数的测量对于产品的研发和制造都非常关键。目前噪声系数测量最常用的方法是Y因子法(也叫冷/热源法)。Y因子法使用一个精密定标的噪声源，提供两个已知的输入噪声电平，通过对噪声源开和关两种状态下噪声功率测量，可计算出被测件的噪声系数。噪声系数分析仪采用Y因子法，当噪声源具有良好的源匹配并且可以与DUT直接连接时，这种方法的测量精度高。噪声系数的另一方法称为冷源法，该方法适用于矢量网络分析仪测试噪声系数，这种方法基于矢量误差校准技术和PNA-X独特的源校准方法相结合，可以得到业界最高的噪声系数测量精度。以上两种方法用户必须配置噪声系数分析仪(或内置于矢量网络分析仪的专用噪声接收机模块)和精密定标的噪声源，测试成本高。现有技术中与本专利技术最相近的实现方案如图1所示，该方法基于信号发生器和信号分析仪进行噪声系数测量，不需要精密定标的噪声源。(一)测量原理：该方法是在被测件的输入端接一个50Ω匹配负载，测量其输出端的噪声功率(No)，根据噪声系数的定义式，用下面的公式计算噪声系数： NF ( d B ) = 10 lg ( N o GkT 0 B ) ]]>其中：G—被测件的增益；k—玻尔兹曼常数(1.38×10-23J/k)；T0—标准噪声温度(290K)；B—接收机带宽(单位Hz)。(二)测量步骤：1)如图1连接测试系统，并预热充分。设置信号分析仪的频率为所关心的频率点，降低信号分析仪的带宽至1kHz，在信号分析仪的输入端口接匹配负载，确保进行足够的测试次数以得到最佳的平均数值；2)将读数从dBm转化为W，并除以分辨率带宽以得到信号分析仪在对应频率点归一化的噪声功率谱密度数值，用Nsa表示，信号分析仪的接收通道增益为1，信号分析仪的本机噪声系数记为F2，则： F 2 = N s a kT o ]]>3)将匹配负载换下，连接被测件的输出至信号分析仪；通过信号发生器输出一个小功率的激励信号至被测件的输入(一般要求输入信号的幅度应比被测件1dB压缩点低10dB)，用信号分析仪测出被测件的输出信号幅度，从而可以得到被测件的增益GDUT；4)取下被测件输入端口的激励源换为匹配负载，得到连接被测件时的总输出噪声功率，将结果除以分辨率带宽以得到被测件和信号分析仪归一化的总噪声功率谱密度数值，用Nm表示；被测件和信号分析仪级联的噪声系数记为F12，则： F 12 = N m G D U T kT o ]]>5)将上述F2、F12和增益GDUT数值带入噪声系数的级联公式，可得被测件的噪声系数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 ]]>对步骤5)中的公式整理可得被测件用dB表示的噪声系数： NF D U T = 10 lg ( N m - N s a kT 0 + 1 ) - 10 lg G D U T ]]>与本专利技术最相近的图1的实现方案，主要缺点：1)只能点频测量，测量速度慢，测量过程复杂，用户手动运算量大；2)信号分析仪的测量带宽准确度对测量精度有一定的影响。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种基于两种检波方式的噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于两种检波方式的噪声系数测量方法，采用矢量网络分析仪，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：对矢量网络分析仪进行预热，并设置其包括测量频率范围和带宽在内的参数；步骤2：对矢量网络分析仪进行源输出功率校准和全二端口校准；步骤3：启动矢量网络分析仪的有效值检波方式和平均值检波方式，并根据这两种检波方式的检波结果，计算矢量网络分析仪自身产生的噪声功率NVNA‑add；步骤4：根据公式(1)，计算矢量网络分析仪的噪声系数，记为FVNA；NVNA‑add＝(FVNA‑1)GVNAkT0B        (1)；其中，NVNA‑add为矢量网络分析仪自身产生的噪声功率；GVNA为矢量网络分析仪的接收通道的增益；k为玻尔兹曼常数；T0为标准噪声温度；B为矢量网络分析仪的接收通道的带宽；步骤5：在矢量网络分析仪的源输出端口和接收通道之间接入被测件，启动S参数测量线程，测量被测件的资用增益GDUT；步骤6：启动矢量网络分析仪的有效值检波方式和平均值检波方式，并根据这两种检波方式的检波结果，计算被测件和矢量网络分析仪产生的总噪声功率NDUT+VNA；步骤7：根据公式(2)，计算被测件和矢量网络分析仪级联的噪声系数，记为F12；NDUT+VNA＝(F12‑1)GDUTGVNAkT0B        (2)；其中，NDUT+VNA为被测件和矢量网络分析仪级联时产生的总噪声功率；F12为被测件和矢量网络分析仪级联的噪声系数；GDUT为被测件的资用增益；GVNA为矢量网络分析仪的接收通道的增益；k为玻尔兹曼常数；T0为标准噪声温度；B为被测件和矢量网络分析仪的接收通道级联时的带宽；步骤8：将FVNA、GDUT和F12带入噪声系数的级联公式，计算出被测件的噪声系数：FDUT=F12-FVNA-1GDUT.]]>...

【技术特征摘要】
1.一种基于两种检波方式的噪声系数测量方法，采用矢量网络分析仪，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：对矢量网络分析仪进行预热，并设置其包括测量频率范围和带宽在内的参数；步骤2：对矢量网络分析仪进行源输出功率校准和全二端口校准；步骤3：启动矢量网络分析仪的有效值检波方式和平均值检波方式，并根据这两种检波方式的检波结果，计算矢量网络分析仪自身产生的噪声功率NVNA-add；步骤4：根据公式(1)，计算矢量网络分析仪的噪声系数，记为FVNA；NVNA-add＝(FVNA-1)GVNAkT0B (1)；其中，NVNA-add为矢量网络分析仪自身产生的噪声功率；GVNA为矢量网络分析仪的接收通道的增益；k为玻尔兹曼常数；T0为标准噪声温度；B为矢量网络分析仪的接收通道的带宽；步骤5：在矢量网络分析仪的源输出端口和接收通道之间接入被测件，启动S参数测量线程，测量被测件的资用增益GDUT；步骤6：启动矢量网络分析仪的有效值检波方式和平均值检波方式，并根据这两种检波方式的检波结果，计算被测件和矢量网络分析仪产生的总噪声功率NDUT+VNA；步骤7：根据公式(2)，计算被测件和矢量网络分析仪级联的噪声系数，记为F12；NDUT+VNA＝(F12-1)GDUTGVNAkT0B (2)；其中，NDUT+VNA为被测件和矢量网络分析仪级联时产生的总噪声功率；F12为被测件和矢量网络分析仪级联的噪声系数；GDUT为被测件的资用增益；GVNA为矢量网络分析仪的接收通道的增益；k为玻尔兹曼常数；T0为标准噪声温度；B为被测件和矢量网络分析仪的接收通道级联时的带宽；步骤8：将FVNA、GDUT和F12带入噪声系数的级联公式，计算出被测件的噪声系数： F D U T = F 12 - F V N A - 1 G D U T . ]]>2.根据权利要求1所述的基于两种检波方式的噪声系数测量方法，其特征在于：在步骤3中，具体包括步骤3.1：启动矢量网络分析仪的有效值检波方式和平均值检波方式，矢量网络分析仪检波之前的频率分量包括信号和噪声两部分，记为xi，则xi＝s+ni (3)；其中：xi为信号和噪声的幅度总和；s为信号幅度；ni为噪声幅度；步骤3.2：启动矢量网络分析仪的平均值检波方式，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 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋青娥，许建华，梁胜利，郑利颖，李文军，薛龙，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37