在多通道射频接纳机接纳的过程中，噪声的参加约束了信号的信噪比和灵敏度，因为射频接纳机所接纳到的信号较为弱小，其噪声特性显得尤为重要。另一方面在多通道成像的过程中，不同通道的接纳途径有或许不同，即便接纳途径相同，各通道的噪声特性也不或许彻底相同。故接纳机每个通道各级的噪声系数的精确丈量十分重要。
传统的噪声系数丈量办法不能满意丈量大噪声系数的要求。且在实践的多通道丈量中，需求使得被测通道处在接纳状况，其他通道不作业以削减通道间的噪声搅扰来确保丈量的精确性。
考虑到接纳到射频信号的弱小，射频接纳机的前端一般有一个用低噪声扩大器来完成的前置扩大级，本文从接纳机这种特性动身，以MRI射频接纳机为例提出一种多通道切换丈量噪声系数的办法，经过规划1个八选一的射频开关使得噪声系数的测验在不同通道切换，并运用操控前置低噪声扩大器直流电源通断使其处在扩大和不扩大状况。在扩大状况下，噪声被扩大以供给热噪声源，反之供给冷噪声源。这种扩大器开关丈量法优化了Y因子丈量噪声系数法，使得丈量较为精确且简单进行。
1、优化丈量噪声系数的原理
射频接纳机的噪声首要包含电阻的热噪声和PN结的散弹噪声，均归于白噪声的领域。白噪声不包含任何离散成分，其电平契合高斯分布。功率谱在必定的频率规模为均匀分布。噪声系数是表征线性二端口网络或二端口变换器体系噪声特性的一个重要参数。它的规范界说为：接纳机输入端信噪功率比与输出端信噪功率比的比值。依据尼奎斯特定理，处于规范噪声温度T0(290 K)的输入端发生的资用噪声为功率为kT0 B;k为玻尔兹曼常数(1.38×10-23J/K);B为等效带宽。设网络的资用噪声增益为G，关于线性网络来说资用噪声增益等于资用信号功率增益，则仅由输入端所发生的输出资用噪声功率为GkT0B，设端口输入输出的信号及噪声功率分别为Psi，Pni，Pso，Pno，由此即可得到噪声系数(F)2 种相互等效的界说：
因为被测的接纳机不是作业在线性区域，而信号源法需求知道被测网络的等效噪声带宽，要精确测定等效噪声带宽是很困难的，因而信号源法测验差错较大，实践测验中需选用噪声源法。常用的选用噪声源法的丈量噪声系数办法包含：增益法，Y系数法和噪声系数仪法。运用噪声系数测验仪是丈量噪声系数的最直接办法。在大多数情况下也是最精确的。且可在特定的频率规模内丈量噪声系数，剖析仪能够一起显现增益和噪声系数协助丈量。但当噪声系数超越10 dB，丈量成果十分不精确。关于MRI的射频接纳机来说，这种办法所能丈量的噪声系数的规模太小，明显不适用。而增益法和Y系数法都是运用频谱仪来丈量，所不同的是增益法需求事前知道被测元器材的资用增益，并且遭到频谱仪噪声基底的约束。Y系数法是丈量噪声系数的一种典型办法。在丈量中，当被测网络的输入端处于2个不同的资用功率时(例如：噪声发生器的热态T和冷态T)，输出端能够得到2个相应的资用功率PNO，PNO，一般把这两个功率之比记作Y，设这一个二端口的网络(或是二端口的元器材)等效噪声温度为Te，增益为G，被测网络的噪声系数为F，可得：
运用Y因子丈量噪声系数需求冷噪声源和热噪声源以便在输入端完成不同的噪声功率输入，一般是经过对固态噪声源加电压和不加电压完成，即当噪声发生器被施加直流电压时，噪声发生器发生噪声输出构成热噪声源，当未施加电压时，存在于噪声发生器内部热扰动发生的剩下噪声构成冷噪声源。加电压的办法只适宜丈量较小的噪声系数，当被测网络的噪声系数较大时，需求取得较高的Y因子来减小丈量差错，因而需求较高的直流电源来取得热噪声源，这在实践中是难以完成的，即传统的Y因子丈量办法差错较大，所以需求对噪声源进行优化。因为接纳机的第二级为前置低噪声扩大器，它的噪声系数相关于接纳机的其他级很小，能够直接用噪声系数仪丈量。在接纳机中所运用的低噪声扩大器的增益为30 dB，故能够操控扩大器使得它在作业即扩大条件为下一级供给热噪声源，在不扩大条件下供给冷噪声源，这样就能够得到较大的Y因子，减小丈量大噪声系数时的差错。并且不需求额定的噪声源和直流电源，简化了规划。
2、多路信道切换(RF SWITCH)的完成
试验所用到的接纳机有8个通道，实践丈量噪声系数需求对每个通道单独用频谱仪进行丈量，即八个通道只要一个通道作业，别的7个通道处于断路状况，而在射频接纳机中，没有接纳信号的通道输入需求用50 Ω的电阻盖住。依据以上剖析需求规划一个8通道选任一通道的射频开关，且不作业的其他通道输出端呈50 Ω阻抗。
这种特性可运用PIN开关规划。PIN开关是运用PIN二极管不同偏置下电特性制成的射频半导体控器材。它具有优秀的开关特性：当PIN二极管正向直流偏置时对射频信号呈近似短路状况;当PIN二极管反向偏置时对射频信号呈近似开路状况。PIN二极管开关具有操控速度快、损耗小、功率容量大的特色。
如图1所示，在每一路通道放置一个单刀单掷射频开关，每个开关均有一根操控线操控其通断。经过对8路操控线设置挑选专一的1路导通即可完成八选任一路的切换。
用矢量网络仪RS ZVB4丈量该射频开关的频率规模、插入损耗及阻隔度，成果如图2所示：
图2为本文所规划的射频开关在中心频率为63.6 MHz，带宽为120 MHz下的特性，图2为开关导通时的S21曲线。图2的上方曲线为开关截止时的S21，下方曲线为截止时的S22(反映输出端的反射特性)。由图知该开关在导通状况下的插入损耗仅为-0.259 dB;而在阻隔状况下中心频率邻近的传输损耗为-32.205 dB，且输出端的反射系数为-34.568 dB。阐明该开关在以接纳机的作业频率为中心频率的宽带规模内具有杰出的导通和截止特性，且在截止状况下输出端匹配杰出。因为接纳机只作业在中心频率邻近的窄带规模，故此开关规划目标契合要求，且性能比规划目标更为优胜。
3、接纳机噪声测验结构及具体办法
接纳机所接纳到的信号的载波频率为63.6 MHz的窄带信号，故只需丈量中心频率63.6 MHz，带宽规模较小的噪声特性。噪声测验需求丈量出每一级的噪声系数，而接纳机的每一级的噪声系数及增益各有不同，为了丈量的精确性，必须用运用不同的丈量办法。
因为低噪放的噪声系数较小，能够直接用噪声系数仪丈量。试验顶用Agilent公司出产的N8973A噪声仪进行丈量，因为接纳机所运用的低噪放直流供电在输出端，而噪声系数仪的输入端不能直接接直流电，故丈量时要在扩大器的输出接隔直电容再连入噪声仪。
关于接纳机中噪声系数较大的网络，需求用上文说到的优化Y因子的丈量办法，因为接纳机自身的结构以及此种办法中需求扩大器作业在扩大/不扩大2 种状况，丈量中需求规划操控电路来抵达丈量要求。如图3，虚线方框内为试验规划的通道切换和前置扩大器操控电路、方框外为接纳机模型、扩大器输入端用50 Ω代替接纳线圈供给噪声输入，一起为了简化框图，只画出接纳机的扩大器后2级。在MRI射频接纳机中，为低噪声扩大器供电的电压(DC+10 V，如图3所示)是从体系的RF芯线即信号线引出的，测验规划中在每一路放置1个直流开关(K1～K8)操控扩大器供电电压的通断。C3为隔直%&&&&&%，L1，L2起到阻断射频信号，导通直流的效果，当某一路直流开关K闭合，10 V直流电压经过L2，L1抵达扩大器输出端，为扩大器供电，使该路处在噪声扩大状况。当K断开时扩大器无供电电压，起不到噪声扩大效果。操控直流开关K的通断即可为接纳机的每一级测验供给冷热噪声源。
测验中，设置各路开关的操控线，使要测的那路导通，其他路断开，闭合该通道的直流开关，然后用频谱仪丈量输出的噪声谱密度PNO_n，然后断开该路的直流开关，再用频谱仪丈量输出的噪声谱密度PNO_n，因为室温T0(290 K)的噪声谱密度P。约为-174 dBm，设噪声源的等效温度为Tn，Tn，可得：
试验用的频谱仪为Agilent公司的F4411B，测验的中心频率为63.6 MHz，SPAN取20 MHz。选取“Function”中的“Noise，设定适宜的VBW/RBW，调理RefLevel使频谱仪坐落噪声基底，当Ref Level取-63 dBm时抵达噪声基底，经“Average”后显现为-153.1 dBm。操控每路CON线，使得通路再8个信道转化，重复以上的丈量过程，便可得到每一路的噪声系数。
4、结语
运用此种办法对MRI射频接纳机各个通道切换下的各级进行了噪声系数测验，实测的各个通道与规划中界说的目标值相差0.2 dB规模内，且因为高频通讯体系的接纳部分具有必定的共性，即一般下考虑整个接纳机的噪声系数特性，接纳机的榜首级都要接前置低噪声扩大器。故此类办法能够推行到其他的射频接纳机傍边。
本文处理了射频接纳机多路信道噪声系数比较以及接纳机不同模块的噪声系数丈量。首创性地运用接纳机前端的低噪声扩大器供给冷热噪声源优化Y因子丈量办法，并以MRI射频接纳机为例规划出性能优胜的多路射频开关完成信道切换，实践证明该办法是适用而有用的。
