模擬技術知識課堂:噪聲系數的計算及測量方法三

　　Y因數法是另外一種常用的測量噪聲系數的方法。為了使用Y因數法，需要ENR(冗余噪聲比)源。這和前面噪聲系數測試儀部分提到的噪聲源是同一個東西。裝置圖見圖3。

　　圖3。

　　ENR頭通常需要高電壓的DC電源。比如HP346A/B噪聲源需要28伏DC。這些ENR頭能夠工作在非常寬的頻段(例如HP346A/B為 10MHz至18GHz)，在特定的頻率上本身具有標準的噪聲系數參數。表2給出具體的數值。在標識之間的頻率上的噪聲系數可通過外推法得到。

　　開啟或者關閉噪聲源(通過開關DC電壓)，工程師可使用頻譜分析儀測量輸出噪聲功率譜密度的變化。計算噪聲系數的公式為:

　　在這個式子中，ENR為上表給出的值。通常ENR頭的NF值會列出。Y是輸出噪聲功率譜密度在噪聲源開啟和關閉時的差值。這個公式可從以下得到。

　　ENR噪聲頭提供兩個噪聲溫度的噪聲源：熱溫度時T=TH(直流電壓加電時)和冷溫度T=290°K。ENR噪聲頭的定義為：

　　冗余噪聲通過給噪聲二極管加偏置得到。現在考慮在冷溫度T=290°K時與在熱溫度T=TH時放大器(DUT)功率輸出比：

　　Y=G(Th+Tn)/G(290+Tn)=(Th/290+Tn/290)/(1+Tn/290)

　　這就是Y因數法，名字來源于上面的式子。

　　根據噪聲系數定義，F=Tn/290+1，F是噪聲因數(NF=10*log(F))，因而Y=ENR/F+1。在這個公式中，所有變量均是線性關系，從這個式子可得到上面的噪聲系數公式。

　　我們再次使用MAX2700作為例子演示如何使用Y因數法測量噪聲系數。裝置圖見圖3。連接HP346AENR到RF的輸入。連接28V直流電壓到噪聲源頭。我們可以在頻譜儀上監視輸出噪聲功率譜密度。開/關直流電源，噪聲譜密度從-90dBm/Hz變到-87dBm/Hz。所以 Y=3dB。為了獲得穩定和準確的噪聲功率譜密度讀數，RBW/VBW設置為0.3。從表2得到，在2GHz時ENR=5.28dB，因而我們可以計算 NF的值為5.3dB。

　　以上討論了測量射頻器件噪聲系數的三種方法。每種方法都有其優缺點，適用于特定的應用。表3是三種方法優缺點的總結。理論上，同一個射頻器件的測量結果應該一樣，但是由于射頻設備的限制(可用性、精度、頻率范圍、噪聲基底等)，必須選擇最佳的方法以獲得正確的結果。