1、噪聲的定義

噪聲系數是度量被測件（DUT）在射頻信號通過時主要由于器件中的電子不規(guī)則熱運動附加到信號上的雜亂信號，為了衡量這種惡化程度，引入噪聲因子F（Noise Factor）和噪聲系數NF（Noise Figure）的概念，也就是說噪聲系數量化了DUT降低信號的信噪比的程度；

圖1.1 有用信號經過DUT前后的信噪比變化

Noise Factor: F = SNRIN/SNROUT

Noise Figure: FdB = 10lg(SNRIN/SNROUT)

在射頻收發(fā)鏈路中，通常接收機鏈路尤其關注噪聲系數，因為這決定了接收機的靈敏度，噪聲系數越低，接收靈敏度越高；從應用的角度講，接收機噪聲系數對雷達和軍民用通信系統(tǒng)至關重要，高的NF是限制雷達最遠探測距離的最主要因素；

2、噪聲的測試原理

2.1 兩種噪聲測量方法

2.1.1 Y 因子法

Y因子法測量噪聲系數需要設備包含頻譜儀和標準ENR的噪聲源，通過打開和關閉噪聲源電源（28V DC）使其置冷和置熱，從而測到兩種狀態(tài)下的總功率，從而算出DUT本身的噪聲；

圖2.1  Y因子法測量噪聲原理圖

圖2.2  Y因子法測量噪聲的計算方法

進行測量的三個主要步驟

1).校準測試設備的噪聲系數；

2).DUT與設備級聯(lián)并測量；

3).計算噪聲系數；

選擇噪聲源和頻譜儀的幾點注意：

1). 校準過程中要求打開和關閉噪聲源之間的差異至少為3dB,因此我們必須選擇ENR至少比頻譜分析儀的噪聲系數大3dB的噪聲源，即：

ENR > NFSA + 3dB

2).測量過程中要求打開和關閉噪聲源之間的差異至少為5dB，因此我們必須選擇ENR至少比DUT的噪聲系數大5dB的噪聲源，即：

ENR > NFDUT + 5dB

3).為解決測量和校準步驟之間的差異提出的，要求校準和測量步驟之間的差異至小于為1dB，這可以通過選擇頻譜分析儀和前置放大器來實現，以使DUT的NF+增益至少比頻譜分析儀的NF高1dB。

NFDUT + GainDUT > NFSA + 1dB

如果做到以上三點，Y因子法測到的NF數據才是可信的；

2.1.2 冷源法（增益法）

DUT的輸出噪聲絕對功率是DUT的增益對DUT的固有噪聲進行放大后的結果，如果可以精確地測得放大器的增益，那么就可以從測量結果中把經放大的輸入噪聲扣除，由此就計算出噪聲系數，因此測量DUT的增益測量至關重要，因此冷源法又稱增益法。

冷源法是使用信號分析儀來測量DUT的增益和輸出噪聲絕對功率。

冷源法通常對高增益的LNA最為有效，因為對于明顯高于信號源本底噪聲的信號來說，信號分析儀能夠有效的測量出來。

同Y因子法一樣，冷源法需要校準表征儀器內部噪聲接收機的噪聲系數和增益，校準需要一個噪聲源來完成，或者也可以使用功率計做掃頻測量來確定接收機的有效噪聲帶寬。

整個校準由三個步驟組成

1). 把噪聲源連接到矢網端口2

測量冷熱兩種狀態(tài)下的噪聲功率

測量冷熱兩種狀態(tài)下噪聲源的匹配

2). 連接直通件(在端口1和端口2之間)

測量0、15、30 dB 三種設置狀態(tài)下增益的差異

測量噪聲接收機的負載匹配

測量用作阻抗調諧器的電子校準件的Γs

3). 連接電子校準件(在端口1和端口2之間)

測量常規(guī)S 參數的誤差項

用電子校準件測量在不同Γs的條件下接收機的噪聲功率(不使用調諧器)

3、總結