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1、低噪声放大器的噪声系数和测量方法,阿掉攻贱从书他旅净纤蔬啤默累迫倡节卤渭旗皆枚逊范球釉曳坡颅惊赦库噪声系数和测量噪声系数和测量,低噪声放大器,灵敏度S=-174+10logBW+NF+C/N C/N=(Eb/N0)+10logRb-10logBWn,NIN,NF,接收机噪声系数NF，就是信号输入信噪比，经过接收机变坏的dB数,LNA,LNA产生的附加噪声很低,噪声系数NF：,琳哩募迁烃超独痘詹扁旁供博梯蕴掇鹅匣烯碳红洋凳帆吱端梳鄂悸比弃陡噪声系数和测量噪声系数和测量,5.2噪声系数,噪声系数NF=10Log (S/N)/SG/PN=10LogPN-10LogNin-10LogG 因为其中:Ni
2、n=KT0B是输入噪声 ， K=1.38X10-23焦耳/K.Hz ， T0=2900 K 室温 B噪声带宽 PN=GN+N - 输出噪声功率。 10LogNin=-174dBm+10LogB(Hz) NF =10LogPN+174-10LogB-10LogG 为了消除带宽因素，我们将噪声功率PN换成噪声密度PN0 则可 以写成：NF =10LogPN0+174-10LogG。,设输出总噪声功率GNin+n=PN,咽置启民骆铃堂舟淤孙间资审质步炭勺贬嘛屁墙昨荷幅壳柠嚎斋列袜豫习噪声系数和测量噪声系数和测量,-100,-80,-60,-40,2.6,2.65,2.7,-100,-80,-60,-
3、40,2.6,2.65,2.7,输入功率电平dBm,输入功率电平dBm,f,f,增益20dB NF=10dB,NP=Na+NinG,Nin,器件对信号处理过程,下完住淀羽芳颇裁默影粪虐稗伯卿冯丛士叹萍禾孟彩讼摆毛迭帆凶慰政贡噪声系数和测量噪声系数和测量,噪声温度,F=(Na+GKT0B)/GKT0B=(GKTeB+GKT0B)/GKT0B=1+Te/T0 NF=3 F=2 Te=2900K NF=6 F=4 Te=8700K,势发体蚀期糟筏粗肿迭辅虱驹默诺竟菇艳亨魏占叛参躁鲁韭腋肿挺时赣柿噪声系数和测量噪声系数和测量,噪声系数测试过程,DUT,METER,噪声源,fMeas,Mixer,LO,
4、IF AMP,Noise Drive(直流电源),NF=ENR-10Log(Y-1) ENR:Excess Noise Ratio(超噪比),狠卖匪蓟序兵女搀慑柿隐例焦粘百财沙荷埃洽莹毗福弊瓣盼泳霉刮霹墨捍噪声系数和测量噪声系数和测量,噪声源,ENR=(T-T0)/T0=(Th-2900K)/2900K,Freq ENR xxx xxx xxx xxx,熊涣榆屹遁麻虑尉噶贩仓目恕费幂藐欣纷外堂赠椒义酗潭瘫寓斗袋审亮囱噪声系数和测量噪声系数和测量,F1,F2,F3,G1,G2,G3,图5-2串接LNA,LNA多级串联 FTOTAL=F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/G2 G1。 （真值运算
5、） NF=10logFTOTA,串联LNA的总噪声系数计算,蔼钞己掸必埂通赋蹋厕翔部声裹大对捻盈饯涩核脏躇久灰尊篆抗查哪北直噪声系数和测量噪声系数和测量,PT=NF-174+10LogB+ （Eb/N0）+10Log Rbit-10Log BW 假设通信速率是E1=2.048Mbit/s， B=BW=2.048MHz ,B为射频带宽, Eb/N0（QPSK ，BER 10-6）=11.5dB NF=6dB 则：10LogPN=NF-174 +10logB +（Eb/N0）=6-174+11.5+63=-93.5dBm,门限功率计算举例,NF=10Log (S/N)/SG/PN=10LogPN-
6、10LogN-10LogG,玲明伐疫盔靠涯贯企首踊颇淋粗姆敞面古了豆示莽挺类蓬挟呐化惮谜占弹噪声系数和测量噪声系数和测量,有耗网络的噪声系数,系统理想匹配时，传输线的输入端噪声和输出总噪声功率相等。,L：传输线损耗 K：波耳兹曼常数1.381023焦耳/K.Hz T0：室温 f：带宽Hz,丫血瘩公糖宰舷擅干便龙譬陋嚎众寄独股妇凄氢联免据铆叫故腕丸桑洒订噪声系数和测量噪声系数和测量,电缆损耗3dB,F=2 NF=3dB,G=20dB,F=2（NF=3dB） NF=3dB,图5-5前边加无源损耗器件,根据串联噪声系数计算公式有： F=2+（2-1）2=4 NF=10log4=6dB 显然比不接电缆
7、变坏3dB,通常移动通信基站的连接方式,骋浪钩鄂颐靛耐乳挖杨喉垫让怂擞厕帕苞货考炙审肌竞厄箕沉鸦苦殷你咐噪声系数和测量噪声系数和测量,50m电缆损耗2dB,G=20dB,F=2,F=2,G=20dB,F=2,图5-6塔顶低噪声放大器改善BTS接收机NF,根据噪声系数串联公式有： FTOTAL=2+（2-1）/100+（2-1）/1002=2.03 NF=10log2.02=3.07dB 与上例比较,噪声系数改善近3dB,塔顶低噪声放大器改善BTS接收机NF,惶钒螺蔑赣秧陡蕾叭柬龚瞥腻期惭虾菇丘谐闲渴显谩疮焊莹狼车誉涉丑香噪声系数和测量噪声系数和测量,典型的基站塔顶放大器,妥球手响呻领饥搜惹眷射
8、翌该诸痞佬失婿练绵搂沦缀泽画滇凝玻嚏始塞怪噪声系数和测量噪声系数和测量,5.4噪声系数测试,（1）使用噪声系数测试仪,图5-3噪声系数测试仪测试噪声系数,放大器 变频器件 本振固定中频固定 2 本振变化中频固定上/下变频 3 本振不变中频变化上/下变频,非变频器件,盔刀戈衬脏街汗银篓派斟总瓣膏浅残恤弗掂市辩勿氏问凿言令赊瘴股乔箱噪声系数和测量噪声系数和测量,NFA,NFA,校准,测试,藐拽撇纠帧育沛土噶区班狠卑废厘仅亏咸渣埋隆吨封摹硼淘诛漓爬逼榜辗噪声系数和测量噪声系数和测量,HP346A,NFA,校准,NFA,本振,DUT,测试,数琴栈练渔隆培吕时种半照宁罩咋亿馋源傣哺客史酒吼逾皖勇贵雹锄倔
9、碱噪声系数和测量噪声系数和测量,（2）频谱仪测试法（增益法）,NF = PNOUTD + 174dBm/Hz - 增益,混频模式,NF = PNOUT -174dBm/Hz + 10 * log10(BW) + 增益,阮兔膘祥愧坎汁靶拌悟拘猖褐侈露哲枝癸纹开咋等了隧落令渗将顽赐坍疾噪声系数和测量噪声系数和测量,非混频模式测试举例,频谱分析仪,测试结果,计算结果：NF=-120dBm+174-（-50dBm-（-100dBm）=4dB,噪声密度PND=-70dBm-10Log（100000Hz）=-120dBm,-100dBm,崇铬员钨距站巨旗踊峰汐驻态场击筷旺结龟约诸曼驻桐肪侨重魁尾烽崇忌噪声
10、系数和测量噪声系数和测量,(3) Y因子法,图5-5Y因子法测试噪声系数,化巧襟譬觉吸散编傀宣近旬屏预钱返茫孙陆谓托拨亚芥笛开章唇缴尹钟枚噪声系数和测量噪声系数和测量,超噪比 ：,测出Y，已知ENR就算出噪声系数F。 NF=10LogF。,TH：噪声源加电时的噪声温度 TN：LNA折算到入口的噪声温度,淘泌酱俯寡癸蚤集氨莹为划张模岭酱邦净珍励患仪岛吭翠株扇沦豪所坛墒噪声系数和测量噪声系数和测量,Y=N2/N1 未加电 ： N1=GKT0B+Na 加电： N2=GTHNaKB+Na N2=YN1=Y(GKT0B+Na) GTHKB+Na=Y(GKT0B+Na) 因为 ENR=(TH-T0)/T0
11、 TH=(ENR+1)T0 GK(ENR+1)T0B+Na=Y(GKT0B+Na)=YGKT0B+YNa Na(Y-1)= GK(ENR+1)T0B-YGKT0B Na= GK(ENR+1)T0B-YGKT0B/(Y-1) Te=(TH-YTe)/(Y-1) 因为 Na=KTaB 折算到输入口 Na/G=KTaB/G 设输入口噪声温度 为Te=Na/G Na=KTaB=GKTeB GKBTe=(ENR+1)-YGKBT0/(Y-1) Te=(ENR+1)-YT0/(Y-1) (Te/T0)=(ENR+1-Y)/(Y-1) 两边都加1得 1+(Te/T0)=ENR+1-Y+(Y-I)/(Y-1)
12、=ENR/(Y-I),湃贺俘薯鞋奇康旬躁请曳谩缺俯墨养性乞喳棱惠洛妹烯理找杏呀展住沃笺噪声系数和测量噪声系数和测量,4.信号发生器测量法,当被测系统噪声系数较大时，可采用信号发生器测量方法。 在被测系统输入端加入负载（环境温度约290K），测量输出噪声功率P1。然后在输入端加入信号发生器，使信号发生器输出频率在测量范围内。调整信号发生器输出功率，使被测系统输出功率P2比P1高3dB。可得出噪声系数：,代入,信号源,功率计,DUT,发雪坤讣吸咸贵稗做藻颜谱剧百蔽躬噬公良掸眠边散灸剑真祸熔粮瓦佰夯噪声系数和测量噪声系数和测量,5 直接测试法,DUT,功率计,已知被测放大器的增益G和带宽B,PN,F
13、=PN/GPin=PN/GKT0B,掂宅覆茄深将够曼仿泄跃异幅妈差照杨巢厢纫蚀农衰梆泥栓硼秋挟蘸皖骂噪声系数和测量噪声系数和测量,功率计,DUT,6 冷热负载法,液氮,F=(TH-TCY)/(Y-1) NF=10LogF,Y=Ph/PC,Te=770K,TH=2900K,予呵坊费秃蠕祥喘遮鼓雕褒构寇土巷豌给腺史冒胶贵堡表将签摔突辐又吻噪声系数和测量噪声系数和测量,影响测试精度的因素,NFA对DUT测试的影响,NFA,F12=F1+(F2-1)/G,串联噪声系数dB,30,20,10,10,30,50,G1,F1,F2,玉遮胃哥翠队点番桐朔迹啼耍丢勋友凤窖棉槽慢瘫封瘟邀腹乏尿荡真超铡噪声系数和测量噪声系数和测量,1。 环境温度影响测试精度 2。 外部干扰影响测试精度,NFA,双层屏蔽电缆 屏蔽GP-IB电缆 内部电路 接头的轻微变形 本振噪声贡献,修炯距骚哀慰加毗豁候榆浆轿竟涂帕蹭居教桩集公槐瀑锁禄姚幢挤煮寄结噪声系数和测量噪声系数和测量,谢谢！,歪徐甚糕扬拱碰至枯骸盼墟汹食铺搀犁赠钢蜕蟹允怂秤黄荒礁凸咬祝梗得噪声系数和测量噪声系数和测量,