1 导言
噪声系数是微波产品研发和出产过程中的一项首要丈量参数，是表征接纳机及其组成部件在有热噪声存在的情况下处理弱小信号才能的要害参数之一，噪声系数的计量测验更是噪声计量测验的重要内容。
在工程上界说噪声因子（F）为若线性两端口网络具有承认的输入端和输出端，且输入端源阻抗处于290。K（室温）时，网络输入端信号噪声功率比与网络输出端信号噪声功率比的比值。
其间， Si为输入信号功率，Ni为输入噪声功率，So 为输出信号功率，No为输出噪声功率，G为两端口网络增益，Na为两端口网络自身的噪声功率。
它清晰地表明晰因为网络发生噪声，使网络输入端信噪比经过该网络传输后信噪比恶化的倍数，也便是传输网络对其输出端总噪声功率奉献的巨细。噪声系数（NF）为噪声因子的对数表达形式，界说如下：
可重复的、高精度的噪声系数丈量办法是十分重要的，本文评论其间三种典型办法：噪声测验仪法、增益法和Y系数法，并经过试验验证Y系数法的精确度。
2 噪声测验仪法
运用噪声测验仪是丈量噪声系数最直接办法，在大多数情况下也是最精确的。工程师可在特定的频率规模内丈量噪声系数。噪声测验仪能够一起显现增益和噪声系数来协助丈量。噪声测验仪的测验原理图如图1所示。
图1 噪声测验仪法原理图
噪声测验仪测 试噪声系数的中心是Y系数法。首要，噪声测验仪自身是一台接纳机，能够用来测验输人的噪声功率；其次噪声测验仪需求操控一个噪声源的加电和不加电状况，对被测件（DUT）进行测验。
噪声系数测验仪，如AV3984噪声系数分析仪，发生28VDC脉冲信号驱动噪声源（AV16604），该噪声源发生噪声驱动DUT．因为分析仪已知噪声源的输入噪声和信噪比，DUT的噪声系数能够在内部核算和在屏幕上显现。
运用噪声系数测验仪是丈量噪声系数的最直接办法。丈量人员可在特定的频率规模内丈量噪声系数，一般噪声分析仪在超低的噪声丈量中精确度更高一些，当丈量很高的噪声系数时，丈量成果会不精确。
3 增益法
现在噪声系数的丈量首要运用专用的噪声系数测验仪，但当不具备这种专用设备或许所要求测验频率规模不在其规模时，能够选用频谱分析仪丈量噪声系数，即增益法，该办法关于频率在所用频谱仪频率规模内的被测件都能进行丈量。
根据噪声系数的界说能够得到一个丈量公式 ：
式（3）中，Pout是已测的噪声功率谱密度，-174 dBm/Hz是290°K（室温）时环境噪声的功率谱密度，BW是感兴趣的频率带宽，Gain是体系的增益。式（3）中每个变量均为对数，为简化公式，咱们能够直接丈量输出噪声功率谱密度（dBm/Hz），这时式（3）变为：
以接纳机为例，测验原理如图2所示。
图2 增益法测验框图
用信号源和频谱仪丈量出接纳机的增益（在接纳机能够接纳的电平规模都能够，如 果感兴趣的是挨近接纳机小信号时的噪声系数，能够挑选挨近灵敏度电平，比方小于- 100 dBm的信号强度）；为取得安稳和精确的噪声密度读数，挑选最优的分辩带宽（RBW）与视频带宽（VBW），使频谱仪上的基底噪声看起来比较洁净。视频带宽越小，频谱仪上显现的基底噪声越小，Pout读数越精确。
只需频谱分析仪答应，这种办法能够适用于任何频率规模。一般噪声分析仪在超低的噪声丈量中精确度更高一些。关于体系增益十分高、噪声系数十分高的场合，这种办法也很精确。最大的约束来自于频谱仪的噪声基底。
4 Y系数法
Y系数法是丈量噪声系数的一种典型办法。Y系数是指当被测件（DUT）的输入端处于2个不同的资用噪声功率时，在DUT的输出端得到的2个相应的资用噪声功率之比。噪声源是Y系数法丈量必不可少的设备，噪声源是能发生2种不同噪声功率的噪声发生器，一般需求用DC脉冲电源驱动电压，当DC驱动电压供电时相当于噪声源开，称为热态，此刻输出大的噪声功率；DC驱动电源封闭时相当于噪声源关断，称为冷态，此刻输出常温下的噪声功率。噪声源的热温与冷温的差值称为噪声源的超噪比（ENR）。
测验原理如图1所示，为了进一步阐明其作业原理，下面导出它的作业方程。
当噪声源转移到噪声温度T0时，DUT的输出功率Pn为：
式（5）中，k为波尔兹曼常数，1.38*10- 23J/K，B为带宽（Hz），G为增益，Te为被测网络等效输入噪声温度（K）。同理，当噪声源转移到噪声温度Tn时，DUT的输出噪声功率Pn为：
设噪声系数测验仪的增 益为C，则在上述两种情况下，噪声系数测验仪所检测到的功率分别为CP0和CPn即：
对式（3）和式（4）联立求解 Te并表明为F，即可得到：
式中，ENR是噪声源的超噪比（dB）， Y=CPn/CP0，功率比值，一般称为Y系数，F是噪声系数（dB）。
图3所示为Y系数量值发生器的组成原理图。
图3 Y系数发生器原理图
首要使噪声源作业在噪声温度T0（冷态），射频衰减器置于0（dB），规范衰减器置于A0（dB），并使指示器指示在某一方位；然后，噪声源作业在噪声温度Tn（热态），调整规范衰减器使指示器的指示回到本来方位。设此刻的衰减读数为An，那么A = An – A0（dB），能够得到Y系数的表达式为：
Y系数法适用于大规模噪声系数的丈量，简略易行而且精确度高，只需求知道噪声源的ENR，并丈量出噪声源冷、热2个状况下的输出噪声功率，不必丈量DUT的增益，因而在对噪声系数精确度做检守时选用此办法。
5 试验验证
将式（10）给出的Y系数代人式（9），就复现了噪声系数规范值Fs，成果如表1所示。
咱们选用AV3984型微波噪声系数分析仪进行试验，其作业频率为10 MHz～26．5 GHz，试验框图如图4所示。
图4 试验框图
根据图4所示衔接试验仪器，AV3984的噪声系数性能指标为±0．25 dB，测验数据如表2所示。
试验中运用规范衰减器，经过记载噪声系数分析仪的Phot值，代入下列公式核算，得出噪声系数丈量值：
成果表明，数据的最大误差在0．25 dB内。Y系数法能丈量很大的噪声系数规模，适用于任何频段，不受增益约束，精确度更高。
试验中运用智能噪声源，超噪比表能够主动从噪声源内上载到噪声系数分析仪内，也能够在需求的时分经过指令上载。关于需求手动输入超噪比表的噪声源，在丈量之前一定要承认所运用的超噪比表与噪声源是匹配的。
噪声系数FS – Y系数值联系表
6 结束语
本文评论了丈量接纳机噪声系数的三种办法，每种办法都有其优缺点，适用于特定的使用。噪声系数测验仪法最直接简略，在低噪声丈量中精确度更高；增益法可用于一切频段，特别合适丈量较高的噪声系数，但受频谱仪的基底噪声约束；Y系数法适用于一切的体系噪声系数测验，精确度较高，经过试验验证可看出数据的误差较小，且不受增益约束。
