噪声系数和测量.ppt

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低噪声放大器的噪声系数和测量方法,低噪声放大器,灵敏度S=-174+10logBW+NF+C/NC/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：

5.2噪声系数,噪声系数NF=10Log（S/N）/SG/PN=10LogPN-10LogNin-10LogG因为其中:

Nin=KT0B是输入噪声，K=1.38X10-23焦耳/K.Hz，T0=2900K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,-100,-80,-60,-40,2.6,2.65,2.7,-100,-80,-60,-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20dBNF=10dB,NP=Na+NinG,Nin,器件对信号处理过程,噪声温度,F=（Na+GKT0B）/GKT0B=（GKTeB+GKT0B）/GKT0B=1+Te/T0NF=3F=2Te=2900KNF=6F=4Te=8700K,噪声系数测试过程,DUT,METER,噪声源,fMeas,Mixer,LO,IFAMP,NoiseDrive（直流电源）,NF=ENR-10Log（Y-1）ENR:

ExcessNoiseRatio（超噪比）,噪声源,ENR=（T-T0）/T0=（Th-2900K）/2900K,FreqENRxxxxxxxxxxxx,F1,F2,F3,G1,G2,G3,图5-2串接LNA,LNA多级串联FTOTAL=F1+（F2-1）/G1+（F3-1）/G2G1。

（真值运算）NF=10logFTOTA,串联LNA的总噪声系数计算,PT=NF-174+10LogB+（Eb/N0）+10LogRbit-10LogBW假设通信速率是E1=2.048Mbit/s，B=BW=2.048MHz,B为射频带宽,Eb/N0（QPSK，BER10-6）=11.5dBNF=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-10LogN-10LogG,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.HzT0：

室温f：

带宽Hz,电缆损耗3dB,F=2NF=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=4NF=10log4=6dB显然比不接电缆变坏3dB,通常移动通信基站的连接方式,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=2.03NF=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,典型的基站塔顶放大器,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,NFA,NFA,校准,测试,HP346A,NFA,校准,NFA,本振,DUT,测试,

（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,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,（3）Y因子法,图5-5Y因子法测试噪声系数,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,Y=N2/N1未加电：

N1=GKT0B+Na加电：

N2=GTHNaKB+NaN2=YN1=Y（GKT0B+Na）GTHKB+Na=Y（GKT0B+Na）因为ENR=（TH-T0）/T0TH=（ENR+1）T0GK（ENR+1）T0B+Na=Y（GKT0B+Na）=YGKT0B+YNaNa（Y-1）=GK（ENR+1）T0B-YGKT0BNa=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/GNa=KTaB=GKTeBGKBTe=（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）=ENR/（Y-I）,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,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=PN/GPin=PN/GKT0B,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,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,F2,1。

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,谢谢！