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噪声系数测试方案分析
来源:淘金网官网app 发布时间:2024-02-20 04:31:38
或者其他有源器件,由于本身就会有噪声,输出端信噪比和输入端信噪比不一样,为此,使用噪声系数来衡量放大器本身的噪声水平,公式表示为:之一。该系数并不是越大越好,它的值越大,说明在传输过程中掺入的噪声也就越大,反应了器件或者信道特性的不理想。
目前,测量噪声系数的方法主要有两种。最常用的方法称为 ** Y 因子技术或者热/冷噪声源技术** 。它使用一个与被测器件输入端直接相连的噪声源,提供两个输入噪声电平。这种方法测试被测器件的噪声系数和标量增益,适用于频谱分析仪和噪声系数分析仪解决方案。Y 因子技术易于使用,特别是当噪声源拥有非常良好的源匹配并能与被测器件直接连接时,测试结果的精度极佳。
测试噪声系数的另一种方法称为冷噪声源方法或直接噪声方法。这种方法不是在被测器件的输入端连接一个噪声源,而是只需要一个已知的负载 (通常为 50 Ω)。冷噪声源技术需要单独测量被测器件的增益。这种方法非常适合于用矢量网络分析仪测试噪声系数,因为能用矢量误差校准的方法来得到非常精确的增益 (S21) 测量结果。
使用 PNA-X 网络分析仪时,矢量误差校准技术和 PNA-X 独特的源校准方法相结合,能够获得业界最高的噪声系数测量精度。冷噪声源方法的优点还包括只需与被测器件进行一次连接便可同时测量 S 参数和噪声系数。冷噪声源方法虽然在测试的时候不需要测试源,但是在系统的校准过程中,需要用噪声源。目前用于测量噪声系数最常见的方法为Y因子方法,使用一个与DUT 的输入端直接相连的噪声源,提供两个输入噪声电平。
Y因子技术易于使用,特别是当噪声源拥有非常良好的源匹配并能与DUT直接连接时,测试结果的精度是很好的。测试结构如下图分为噪声源、被测件以及测试仪器组成。在此我们主要是针对Y因子这种广泛普及的方法来浅析。
ESA、EXA、MXA、PSA、PXA、NFA系列都具有噪声系数的测试功能,ESA以及PSA只需配合219选件,X系列的信号分析仪需要配合N9069A就可以实现噪声系数测试功能,NFA系列的N8973A、N8974A、N8975A作为专业的噪声分析仪不需要选件。作为搭配有346系列的传统噪声源和SNS系列的智能噪声源可供选择。但是针对不一样的测试要求、不同的测试精度以及经济预算的考虑,我们应该认真分析,选择最合理的仪器以及搭配最合理的噪声源。
ESA系列虽然支持噪声系数的测试,但是只能保证在3GHz以内能够完全满足严格的技术指标,如果要测试到更高的频率范围,需要用PSA、MXA、NFA甚至PXA系列来实现。这里着重指出若使用PSA例如E4440A进行超过3GHz的噪声系数测试,需要有硬件选件110的支持,也就是需要支持全频段的前置放大器,不然噪声系数的测试指标会很不好。因为目前市面上流通的绝大部分E4440A的前置放大器都是1DS,只能支持到3GHz以内,所以用PSA系列来进行高频的噪声系数测试可行性很低。推荐使用带有P26的N9020A配合N9069A选件或者N8975A来实现。
常用的有346系列的传统噪声源和SNS系列的智能噪声源可当作搭配用于测试生产。噪声源的指标包括频率范围和ENR值,频率范围很好选择,只要可以覆盖需要测试产品所需的频率范围就可以。ENR(超噪比)值就需要针对的做出选择,常用噪声源的ENR值有6dB和15dB。ENR值比较低时可以把由于噪声检测仪的非线性导致的误差降到最低。如果在仪表检测仪的更小范围(从而也是线性更好的范围) 内做测量,则此误差还会更小。6dB 的ENR 噪声源所用的检测仪范围比15dB 的ENR 噪声源更小。
另外346系列的噪声源测试前需要把对应频段的ENR值手动输入仪器,而SNS系列的智能噪声源连接仪器后会自动把此值写入仪器内部,节约时机的同时能够大大减少人为的误操作。还必须要格外注意PSA系列不能匹配SNS系列噪声源,其余系列都可兼容346、347和SNS系列噪声源。
除了以上常用的经典型号外,是德科技还在2015年推出了新款NFA系列噪声系数分析仪代替过往产品,分别包括N8973B,N8974B,N8975B,N8976B. 目前在市场的占有率虽然很低,但可预见的,未来必将成为主流噪声系数的测试产品,在这里简要总结一下与上一代NFA的区别和升级部分。
相关从业人能根据自己的实际需要选择合适的仪表和噪声源来满足自己的测试需要。
