1、 噪聲系數分析儀知識一、概述（一）用途噪聲系數分析儀是微波毫米波電子測量儀器六大重要門類之一，主要用于微波毫米波高靈敏度接收機系統、分系統、組件及低噪聲放大器部件等噪聲系數指標的精確測量，廣泛應用于電子設備的研制、生產和維修等工作中，是發展低噪聲電子元器件和低噪聲接收機整機的必備儀器，還可以應用于微波通訊、衛星通訊、移動通信、廣播電視、相陣控雷達、電子對抗等領域。（二）分類與特點噪聲系數分析儀類產品按結構形式可分為：分體式和智能一體化兩大系列；按頻率覆蓋范圍可分為射頻噪聲系數分析儀、微波噪聲系數分析儀和毫米波噪聲系數分析儀；按端口數量可分為單端口噪聲系數分析儀和多端口噪聲系數分析儀。噪聲系數分

2、析儀類產品還包括微波毫米波同軸固態噪聲源和微波毫米波噪聲源定標系統等系列產品。分體式噪聲系數測試儀的主要特點-外配合成本振信號源，可實現微波毫米波噪聲系數的自動、掃頻測量；-具有自測試、自診斷、自調整功能，自動頻率校準；-噪聲系數測量的自動二級修正技術，可實現對低增益器件噪聲系數精確測量；-提供10種測量模式，可方便實現放大器及上、下變頻器的噪聲系數測量；-具備GPIB接口，方便組建測試系統；-具備SIB接口，用于在擴頻測量模式下實現對本振的自動控制；-本機開發冷/熱負載測量法，可通過特殊功能進行手動測量。智能一體化噪聲系數分析儀的主要特點-系統配置簡潔；-用戶界面靈活而直觀；-全彩LCD雙通

3、道顯示噪聲系數等相關參數和增益隨頻率的變換曲線；-具備六種分辨率帶寬供用戶選擇；-完善的測量功能，能實現對放大器、上下變頻器類的器件或系統的噪聲系數和增益的測量；-全面損耗補償功能。能以固定、表格或組合的形式補償被測件前后的損耗，用于解決需要去嵌的管芯測試難題；-外設接口豐富，復用性強；-具有雙噪聲源驅動能力，支持普通噪聲和智能噪聲源。智能噪聲源即插即用，超噪比自動加載。單端口噪聲系數分析儀的主要特點：-噪聲系數分析儀提供單一的噪聲源驅動輸出，儀器進行單通道的噪聲信號接收和處理，可實現線性網絡的噪聲系數測量，同時可測量被測件的增益。多單端口噪聲系數分析儀的主要特點提供四個噪聲源驅動的標準配置，

4、驅動端口數量可擴展，可實現多端口網絡的噪聲系數測量。系列化噪聲源的主要特點系列化固態噪聲源分普通噪聲源和智能噪聲源兩大系列。固態噪聲源均采用雪崩二極管白噪聲產生、寬帶匹配、偏置接口及恒流驅動電路設計和噪聲源的定標等多項關鍵技術，為微波毫米波噪聲系數測量提供高穩定度和高精度的標準激勵源。其主要特點如下：-覆蓋頻率寬、帶內平坦度好、輸出端口電壓駐波比小；-智能超噪比電子存儲，連接主機后自動下載；-智能噪聲源自動探測環境溫度，提供溫度修正參數；-完善的微波毫米波噪聲源定標系統，可保證噪聲源超噪比的精確校準。（三）產品國內外現狀國內生產噪聲系數分析儀的廠家只有中國電子科技集團41所，系列化的產品同軸頻

5、率上限可達40GHz,波導頻率可達110GHz,可同時測量被測件噪聲系數和增益。10MHzs40GHz頻率范圍內，噪聲系數測量不確定度優于0.15dB；40-110GHz頻率范圍內，噪聲系數測量不確定度優于0.35dB；增益測量不確定度優于0.17dB。國外專用噪聲系數分析儀的生產廠家是美國的安捷倫公司。安捷倫科技公司NFA系列噪聲系數分析儀頻率上限為26.5GHz，外配系列化的擴頻裝置可實現26.5GHz-110GHz頻率范圍噪聲系數的擴頻測量10MHz-26.5GHz頻率范圍內，噪聲系數測量不確定度優于0.15dB；26.5-110GHz頻率范圍內，噪聲系數測量不確定度優于1dB；增益測量

6、不確定度優于0.15dB。2008年安捷倫科技公司推出了一款基于冷源法的噪聲系數測量儀器，采用矢量誤差修正的噪聲系數測量，頻率范圍覆蓋10MHz-26.5GHz，噪聲系數測量不確定度優于0.05dB,提供了當今業界最高精度的噪聲系數測量。（四）技術發展趨勢分體式的噪聲系數測量系統將趨于淘汰；基于網絡分析儀和信號分析儀的噪聲系數技術需要重點突破；采用Y因子法的專用噪聲系數測量儀器仍然會占領大量的市場份額；基于源匹配誤差修正的冷源技術將是噪聲系數測量未來的發展方向。二、基本工作原理噪聲系數分析儀主要由：本振合成、波段開關、低通濾波、低噪聲前置放大、跟蹤濾波、信號下變頻、中頻放大信號調理、A/D轉換

7、、采集存儲、數據處理、時基、顯示與鍵盤、微處理器系統、電源等部分硬件電路構成。噪聲系數分析儀的原理框圖如圖1所示。被測件在噪聲源輸出噪聲信號的激勵下，輸出端產生的噪聲測試信號先經波段開關，將信號分高、低兩個頻段，其中高波段先經過低噪聲前置放大器放大后，進入YTX跟蹤預選并和第一本振信號的基波、諧波相混頻產生一中頻信號；低波段信號首先經程控步進衰減器進行功率電平調整，再經抑頻鏡頻信號及多重響應的低通濾波器濾波后進入低噪聲放大器，放大器輸出信號經多級變頻后進入中頻處理電路。高低波段的中頻輸出信號經開關切換進入中頻處理電路，在中頻處理電路內部，噪聲信號經一系列的放大、濾波等處理后，再下變頻為6.25

8、MHz的中頻信號，直接進行高速數據采集A/D量化變為數字信號，最后在嵌入式計算機的控制下經寬帶數字中頻濾波處理計算出被測件的噪聲系數和增益，并顯示測試曲線。其中頻率合成以參考時基為頻率參考，分別合成第一、第二和第三本振。嵌入式計算機將測量控制步驟程序化和菜單化并采用寬帶毫米波智能噪聲源技術，自動加載噪聲源的超噪比，減少人為錯誤和人工置入超噪比的繁瑣，從而實現噪聲系數的高精度測量。輸入|波段低波段低通濾波低噪聲程控增益放大多級變頻、濾波放大開關jr高波段跟蹤濾波變頻中頻放大濾波高波段低波前置放大參考時基本振合成數據處理與采集存儲電路電源電路GP-IB、RS232、USB等顯示與接口電路鍵盤電路微

9、處理器系統電路圖1噪聲系數分析儀原理框圖三、主要技術指標頻率范圍指滿足規定性能的條件下，噪聲系數分析儀能測量的最低頻率和最高頻率之間的范圍。頻率準確度噪聲系數分析儀的頻率調諧準確度指標是指由中頻濾波器的形狀、時基穩定度及接收機通道的穩定性等原因引起的測量頻率誤差。測量帶寬越窄，頻率調諧準確度越高。本機噪聲系數是指噪聲接收機本身的噪聲系數。噪聲系數分析儀本機噪聲系數不僅對被測件的噪聲系數測量不確定度有著直接的影響，也同時決定著對被測件的測量范圍。輸入端口駐波比噪聲系數分析儀的額定輸入阻抗通常是50Q，額定輸入阻抗與實際阻抗之間的失配程度通常用電壓駐波比(VSWR)表示。噪聲系數測量范圍指滿足規定

10、性能的條件下，噪聲系數分析儀能測量的最大噪聲系數和最小噪聲系數之間的范圍。噪聲系數測量不確定度指由噪聲功率檢波器線性度引起的噪聲系數測量誤差，不包括噪聲源校準不確定度和端口失配等其它因素引入的誤差。抖動指Y因子測量值的線性偏移。由于噪聲固有的隨機性以及高靈敏度接收和高穩定度之間的矛盾存在，導致Y因子的測量存在一定的不穩定性，即抖動。為獲得相對穩定的測量結果，必須有足夠的測量次數。在進行噪聲系數測量時要做到測量速度和測量穩定度的折衷考慮。增益測量范圍指滿足規定性能的條件下，噪聲系數分析儀能測量的最大增益和最小增益之間的范圍。增益測量不確定度指由噪聲系數分析儀內部中頻衰減器衰減量的校準不確定度引起的增益測量誤差。噪聲源驅動電壓噪聲源驅動電壓包括噪聲源開和關兩種狀態，其輸出準確度分別影響冷、熱功率的大小進而影響噪聲系數的測量結果。四、選購注意事項選購噪聲系數分析儀應考慮因素：頻率范圍頻率范圍是選型時，首要考慮最重要的指標，噪聲系數的頻率范圍必須覆蓋被測件的工作頻率范圍。價格選購噪聲系數分析儀還需要考慮產品價格范圍。一般情況下，相同指標的噪聲系數系數分析儀，國產比進口產品價格便宜