[發明專利]一種基于矢量網絡分析儀的噪聲源定標系統及定標方法

有效

• 申請號: 202110574736.X
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113376452B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 趙立軍;段飛;魏連成;宋青娥;李樹彪;郭永瑞;劉丹;李明太;莊志遠;蔡洪坤;楊保國;梁勝利;許春卿
• 申請（專利權）人: 中電科思儀科技股份有限公司
• 主分類號: G01R29/26
• 分類號: G01R29/26;G01R35/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 種艷麗

本發明公開了一種基于矢量網絡分析儀的噪聲源定標系統及定標方法，屬于測試技術領域。本發明基于矢量網絡分析儀校準后直接測量的方法，一次測量即可完成標定，簡化了定標過程，降低了噪聲源定標系統的定標難度；本發明通過引入冷源法測量噪聲系數的原理和矢量網絡分析儀的誤差修正技術，消除了噪聲源和定標設備彼此失配造成的誤差，提高定標精度。

技術領域

本發明屬于測試技術領域，具體涉及一種基于矢量網絡分析儀的噪聲源定標系統及定標方法。

背景技術

噪聲系數是衡量裝備或元器件信噪比的主要參數，通常使用噪聲系數分析儀進行測試，噪聲系數分析儀采用Y因子法。測試時將噪聲源連接到被測件的輸入端口，噪聲系數分析儀測試被測件在噪聲源熱態和冷態激勵下輸出的噪聲功率，這兩個噪聲功率的比值稱為Y因子，得到Y因子后再通過一定的計算和處理過程，就可以得到被測件的噪聲系數。基于Y因子法的噪聲系數測試精度主要取決于噪聲源ENR標定值的準確度。噪聲源采用雪崩二極管制成，可以在一定頻帶內產生冷態噪聲和熱態噪聲。噪聲源使用前，必須提前進行標定。傳統的標定方法是采用高精度的噪聲源作為基準噪聲源，噪聲系數分析儀使用基準噪聲源校準后，測量待測噪聲源的冷熱兩態噪聲功率，計算得出噪聲源的超噪比數據，完成標定。由于此種方法無法去除端口匹配的影響，標定時存在失配誤差。

傳統的噪聲源定標方法使用的設備包括基準噪聲源、待測噪聲源和噪聲系數分析儀，定標裝置如圖1所示。

噪聲源定標的數據稱為ENR(超噪比)，定義如下：

等式(1)中，T_h稱為噪聲源在源開狀態下的等效熱噪聲溫度，單位為K(開爾文)，T_c為噪聲源在源關狀態的等效冷噪聲溫度，單位為K(開爾文)，數值等于噪聲源所處的環境開氏溫度，T₀稱為標準噪聲溫度，等于290K。

傳統的噪聲源定標系統組成如圖1所示，由基準噪聲源、待測噪聲源和噪聲系數分析儀組成。整個定標過程如下：

(1)連接基準噪聲源到噪聲系數分析儀測試端口，設置分析儀工作在某一個頻率下；

(2)關閉噪聲源輸出，測量基準噪聲源冷噪聲功率

(3)打開噪聲源輸出，測量基準噪聲源熱噪聲功率

(4)計算基準噪聲源的Y因子，計算公式為：

(5)噪聲系數分析儀測量得出的冷熱兩態的噪聲功率與噪聲接收機等效噪聲溫度T_rec的關系可由下式給出：

等式中，K為玻爾茲曼常數(1.38065*10^-23J/K),B為噪聲接收機的中頻帶寬，G_rec為噪聲接收機增益。為基準噪聲源的等效熱噪聲功率，是基準噪聲源的等效冷噪聲功率。

(6)聯立公式(2)、公式(3)和公式(4)，可得出Y因子的簡化公式：

從噪聲系數的定義可以得出噪聲系數分析儀接收機噪聲系數NF的計算公式：

公式(6)中T_e為等效噪聲溫度，在此處特指噪聲接收機的等效噪聲溫度T_rec。聯立公式(5)和公式(6)可得噪聲接收機的噪聲系數：

對于噪聲源來說因此，噪聲系數分析儀接收機的NF可以簡化為：