现代电子测量技术-噪声系数分析仪ppt课件.ppt

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1、噪声系数分析仪噪声系数测试的基本概念噪声系数测试原理典型器件的噪声系数测试噪声系数测试的基本概念器件性能对信号质量的影响（一）器件性能对信号质量的影响（二）噪声的来源噪声的分类热噪声(ThermalNoise/JohnsonNoise)散粒噪声（ShotNoise）闪烁噪声1/f噪声（Flicker）热噪声它是由于导体中自由电子的无规则热运动形成的噪声。因为导体具有一定的温度，导体中每个自由电子的热运动方向和速度不规则地变化，因而在导体中形成了起伏噪声电流，在导体两端呈现起伏电压。电阻产生的起伏噪声电压均方值：式中：k为玻耳兹曼常数,k=1.3810-23J/K；T

2、为电阻温度,以绝对温度(K)计量,对于室温17℃,R为电阻的阻值；Bn为测试设备的通频带。电阻热噪声的功率谱密度是与频率无关的常数。通常把功率谱密度为常数的噪声称为“白噪声”，电阻热噪声在无线电频率范围内就是白噪声的一个典型例子。散粒噪声由有源电路或器件中的存在的随机电流引起，它与热噪声类似其值与频率无关，因此也是一种白噪声，其噪声电流的均方根值为：其中q为电子电量（1.6×10-19C）,不难发现其大小与随机电流的大小成正比。闪烁噪声1/f噪声因其大小与频率成反比例关系而得名。1/f噪声的主要参数是拐点频率fa，该点的1/f噪声等于热噪声功率。半导体器件内的1/f噪

3、声的分布特性取决于其工艺。比如BiCMOS器件的fa大约为4～8kHz；MOSEFT器件的fa大约为1MHz。1/f噪声的幅度分布不是高斯分布。噪声系数（一）噪声总是伴随着信号出现。信号与噪声的功率比值S/N简称“信噪比”。决定检测能力的是接收机输出端的信噪比。噪声系数的定义是：接收机输入端信号噪声比与输出端信号噪声比的比值。噪声系数F有明确的物理意义：它表示由于接收机内部噪声的影响，使接收机输出端的信噪比相对其输入端的信噪比变坏的倍数。定义1噪声系数还可表示为：为接收机的额定功率增益是输入端噪声通过“理想接收机”后，在输出端呈现的额定噪声功率定义2噪声系数（二）实际

4、接收机的输出额定噪声功率由两部分组成:接收机内部噪声在输出端所呈现的额定噪声功率实际接收机总会有内部噪声因此F＞1．只有当接收机是“理想接收机”时，才会有F＝1。噪声系数（三）对噪声系数的两点说明1）噪声系数只适用于的线性电路和准线性电路。2）噪声系数F是没有量纲的数值，通常用分贝表示：F(dB)＝10lgF(dB)等效噪声温度（一）为了更直观地比较内部噪声与外部噪声的大小，可以把接收机内部噪声在输出端呈现的额定噪声功率等效到输入端来计算。等效噪声温度”或简称“噪声温度”，此时接收机就变成没有内部噪声的“理想接收机”等效噪声温度（二）F(倍数)11.051.11.52

5、5810F(dB)00.210.411.763.016.999.0310(K)014.529145290116020302610对于低噪声接收机和低噪声器件，常用噪声温度来表示其噪声性能。等效噪声温度（三）系统噪声系数指标的规划ERP＝Pt+At要求：提高C/N3dBF0级联电路的噪声系数（一）先考虑两个单元电路级联的情况由第一级的噪声在第二级输出端呈现的额定噪声功率第二级产生的噪声功率级联电路的噪声系数（二）n级电路级联时接收机总噪声系数为若接收机的噪声性能用等效噪声温度　表示，则它与各级噪声温度之间的关系为：结论：为了使接收机的总噪声系数小，要求各级的嗓声系数小、

6、额定功率增益高。而各级内部噪声的影响并不相同，级数越靠前，对单噪声系数的影响越大。所以总噪声系数主要取决于最前面几级，这就是接收机要采用高增益低噪声高放的主要原因。级联电路的噪声系数（三）级联电路的噪声系数（四）级连线路噪声系数计算举例：注意是线性的！噪声系数测试原理Y值法（一）一种较为普遍地测试噪声系数的方法（也是最为精确的方法，即Y值法）已知输出噪声的计算公式：如果我们令Y值法（二）其含义是噪声源超过标准噪声温度T0（290K）热噪声的倍数。反应了噪声源输出噪声功率的能力。ENR（ExcessNoiseRatio）超噪比Y值法（三）调节衰减器对噪声源接通和断开提供

7、相同的输出，这样所调节衰减值就是Y，这种方法的测试精度通常可达0.1dB。在具体的测试中，当噪声源确定时ENR为一个常数。公式中唯一的变量是Y，Y为测试情况下（有噪声源接在输入端）器件的输出功率与器件在输入严格地限制在290K时，输出功率之比。基于Y值法的噪声系数分析仪噪声系数分析仪测试的噪声系数总是在特定带宽下计算的！AgilentN897X噪声系数测试仪噪声源（一）测量噪声指数的方法，是根据注入接收机的已知噪声来观察接收机的输出响应。这个噪声源通常大多数是白噪声它也是热噪声。热噪声是电子随机运动的结果。这种噪声在领域内是等能分布，因而它就具有标形