等式7. 使用Friis公式计算级联系统的噪声因子
需要注意的是,Friis公式要求噪声和增益都以线性而非对数形式表示。另外需要注意的是,如果系统的首个组件增益较高,例如LNA,则系统的噪声系 通常可以忽略等式7的其他项,只需考虑前两项即可,因此等式7可简化为等式8。
等式8. 两级级联系统的噪声因子
同样地,我们可以根据使用类似的等式算出级联的噪声温度。将等式中的噪声因子替换为噪声温度可以得出,级联系统中第一个组件的噪声温度等于系统噪声系数减去第二个组件的噪声,如等式9所示。
等式9. 两级级联系统的噪声温度
噪声系数测量
尽管测量噪声系数的方法有多种,但最常用的两种方法是冷源法(也称为增益法)以及Y因子法。增益法的基本原理是端接待测设备的输入,然后使用信号分析仪来测量DUT的输出噪声,如图12所示。在这种情况下,输出噪声功率是DUT的增益对DUT的固有噪声进行放大后的结果。
冷源噪声系数测量方法
图12. 使用冷源方法需要端接DUT的输入端。
冷源法通常对高增益的LNA最为有效,因为对于明显高于本底噪声其固有本底噪声的信号来说,信号分析仪可以更精确地测量噪声功率。冷源法的缺点之一是易受电压驻波比(VSWR)不确定性的影响。
另外,一般改善VSWR的方法,如使用外部衰减器,会降低仪器测量低功率信号的能。因此,如果能够补偿VSWR的情况下,冷源测量技术的测量结果更为准确。事实上,假设本底噪声足够低,偶尔也可以使用网络分析仪来测量噪声系数,因为网络分析仪可以减少由于VSWR引起的不确定性。
基于校准噪声源的Y因子方法
第二种噪声系数测量方法也许更为常见,就是Y因子方法。该方法将经校准的噪声源引入LNA或PA,并在噪声源接通和关闭时测量噪声功率。如果将DUT 和信号分析仪作为两级级联RF系统的一部分,则Y因子方法更为简单,如图13 所示。
Y因子噪声系数测量方法