首页 > 应用 > 测试测量
[导读]在无线通信系统中,噪声系数(NF)或者相对应的噪声因数(F)定义了噪声性能和对接收机灵敏度的贡献。本文详细阐述这个重要的参数及其不同的测量方法。
在无线通信系统中,噪声系数(NF)或者相对应的噪声因数(F)定义了噪声性能和对接收机灵敏度的贡献。本文详细阐述这个重要的参数及其不同的测量方法。本文引用地址: http://www.21ic.com/app/test/201801/748987.htm 噪声因数和噪声系数 噪声系数有时也指噪声因数。两者简单的关系为: NF=10*log10(F) 定义噪声系数(噪声因数)包含了射频系统噪声性能的重要信息,标准的定义为: 从这个定义可以推导出很多常用的噪声系数(噪声因数)公式。 噪声系数的测量方法随应用的不同而不同。从表1可看出,一些应用具有高增益和低噪声系数(低噪声放大器(LNA)在高增益模式下),一些则具有低增益和高噪声系数(混频器和LNA在低增益模式下),一些则具有非常高的增益和宽范围的噪声系数(接收机系统)。因此测量方法必须仔细选择。本文中将讨论噪声系数测试仪法和其他两个方法:增益法和Y系数法。 使用噪声系数测试仪 噪声系数测试/分析仪在图1种给出。 图1。 噪声系数测试仪,如Agilent公司的N8?73A噪声系数分析仪,产生28V DC脉冲信号驱动噪声源(HP346A/B),该噪声源产生噪声驱动待测器件(DUT)。使用噪声系数分析仪测量待测器件的输出。由于分析仪已知噪声源的输入噪声和信噪比,DUT的噪声系数可以在内部计算和在屏幕上显示。对于某些应用(混频器和接收机),可能需要本振(LO)信号,如图1所示。当然,测量之前必须在噪声系数测试仪中设置某些参数,如频率范围、应用(放大器/混频器)等。 使用噪声系数测试仪是测量噪声系数的最直接方法。在大多数情况下也是最准确地。工程师可在特定的频率范围内测量噪声系数,分析仪能够同时显示增益和噪声系数帮助测量。分析仪具有频率限制。例如,AgilentN8?73A可工作频率为10MHz至3GHz。当测量很高的噪声系数时,例如噪声系数超过10dB,测量结果非常不准确。这种方法需要非常昂贵的设备。 增益法 前面提到,除了直接使用噪声系数测试仪外还可以采用其他方法测量噪声系数。这些方法需要更多测量和计算,但是在某种条件下,这些方法更加方便和准确。其中一个常用的方法叫做“增益法”,它是基于前面给出的噪声因数的定义: 在这个定义中,噪声由两个因素产生。一个是到达射频系统输入的干扰,与需要的有用信号不同。第二个是由于射频系统载波的随机扰动(LNA,混频器和接收机等)。第二种情况是布朗运动的结果,应用于任何电子器件中的热平衡,器件的可利用的噪声功率为: PNA=kTΔF 这里的k等于波尔兹曼常量(1.38*10-23焦耳/ΔK),T为温度,单位为开尔文,ΔF=噪声带宽(Hz)。在室温(290ΔK)时,噪声功率谱密度PNAD-174dBm/Hz.因而我们有以下的公式: NF=PNOUT-(-174dBm/Hz+20*log10(BW)+Gain) 在公式中,PPNOUT是已测的总共输出噪声功率,-174dBm/Hz是290°K时环境噪声的功率谱密度。BW是感兴趣的频率带宽。Gain是系统的增益。NF是DUT的噪声系数。公式中的每个变量均为对数。为简化公式,我们可以直接测量输出噪声功率谱密度(dBm/Hz),这时公式变为: NF=PNOUTD+174dBm/Hz-Gain 为了使用增益法测量噪声系数,DUT的增益需要预先确定的。DUT的输入需要端接特性阻抗(射频应用为50Ω,视频/电缆应用为75Ω)。输出噪声功率谱密度可使用频谱分析仪测量。 增益法测量的装置见图2。 图2。 作为一个例子,我们测量MAX2700噪声系数的。在指定的LNA增益设置和VPAGC下测量得到的增益为80dB。接着,如上图装置仪器,射频输入用50Ω负载端接。在频谱仪上读出输出噪声功率谱密度为-90dBm/Hz。为获得稳定和准确的噪声密度读数,选择最优的解析带宽(RBW)与视频带宽(VBW)为RBW/VBW=0.3。计算得到的NF为: -90dBm/Hz+174dBm/Hz-80dB=4.0dB 只要频谱分析仪允许,增益法可适用于任何频率范围内。最大的限制来自于频谱分析仪的噪声基底。在公式中可以看到,当噪声系数较低(小于10dB)时,(PNOUTD-Gain)接近于-170dBm/Hz,通常LNA的增益约为20dB。这样我们需要测量-150dBm/Hz的噪声功率谱密度,这个值低于大多数频谱仪的噪声基底。在我们的例子中,系统增益非常高,因而大多数频谱仪均可准确测量噪声系数。类似地,如果DUT的噪声系数非常高(比如高于30dB),这个方法也非常准确。 Y因数法 Y因数法是另外一种常用的测量噪声系数的方法。为了使用Y因数法,需要ENR(冗余噪声比)源。这和前面噪声系数测试仪部分提到的噪声源是同一个东西。装置图见图3。 图3。 ENR头通常需要高电压的DC电源。比如HP346A/B噪声源需要28伏DC。这些ENR头能够工作在非常宽的频段(例如HP346A/B为10MHz至18GHz),在特定的频率上本身具有标准的噪声系数参数。表2给出具体的数值。在标识之间的频率上的噪声系数可通过外推法得到。 开启或者关闭噪声源(通过开关DC电压),工程师可使用频谱分析仪测量输出噪声功率谱密度的变化。计算噪声系数的公式为: 在这个式子中,ENR为上表给出的值。通常ENR头的NF值会列出。Y是输出噪声功率谱密度在噪声源开启和关闭时的差值。这个公式可从以下得到。 ENR噪声头提供两个噪声温度的噪声源:热温度时T=TH(直流电压加电时)和冷温度T=290°K。ENR噪声头的定义为: 冗余噪声通过给噪声二极管加偏置得到。现在考虑在冷温度T=290°K时与在热温度T=TH时放大器(DUT)功率输出比: Y=G(Th+Tn)/G(290+Tn)=(Th/290+Tn/290)/(1+Tn/290) 这就是Y因数法,名字来源于上面的式子。 根据噪声系数定义,F=Tn/290+1,F是噪声因数(NF=10*log(F)),因而Y=ENR/F+1。在这个公式中,所有变量均是线性关系,从这个式子可得到上面的噪声系数公式。 我们再次使用MAX2700作为例子演示如何使用Y因数法测量噪声系数。装置图见图3。连接HP346AENR到RF的输入。连接28V直流电压到噪声源头。我们可以在频谱仪上监视输出噪声功率谱密度。开/关直流电源,噪声谱密度从-90dBm/Hz变到-87dBm/Hz。所以Y=3dB。为了获得稳定和准确的噪声功率谱密度读数,RBW/VBW设置为0.3。从表2得到,在2GHz时ENR=5.28dB,因而我们可以计算NF的值为5.3dB。 本文小结 本文讨论了测量射频器件噪声系数的三种方法。每种方法都有其优缺点,适用于特定的应用。表3是三种方法优缺点的总结。理论上,同一个射频器件的测量结果应该一样,但是由于射频设备的限制(可用性、精度、频率范围、噪声基底等),必须选择最佳的方法以获得正确的结果。
换一批

延伸乐虎国际娱乐手机版

[趣科技] 微软智能围巾:能安抚你低落的情绪

微软智能围巾:能安抚你低落的情绪 作为配饰如何最终配合新兴的生物测量设备和情绪感知设备这一研究的一部分,微软研究人员已经开发出一款智能围巾,能够借助智能手机应用按照指令加热并振动。如果你身上的传感器认为你情绪低落,这款围巾或许能抚慰你对有自闭症等病症及难以控制情绪的人群来......关键字:斯坦福大学 控制情绪 情绪低落 智能手机 测量设备

[趣科技] 用于无线通信的IoT电路板Electron

用于无线通信的IoT电路板ElectronParticle.io是一个可以和Arduino高度兼容的无线通信IoT电路板,主要面向对象是机对机(M2M)App应用。此类Electron能够实现IoT设备在云端远程沟通交流,即使在没有WiFi可连接的情况下也不妨碍交流,但是至少需要2......关键字:无线通信 Iot 电路板

[趣科技] Murata 带来步态测量系统,拥有压电感应器并内置在鞋中

Murata 带来步态测量系统,拥有压电感应器并内置在鞋中Nike+ 已经在市面上销售一段时间了,不足为奇,不过这次我们看到的是来自日本 Murata 带来的另一种步态检测系统。正如你在上图中所看到的那样,它由压电传感器芯片构成,然后将其嵌入到鞋子的底部,它能感应脚步各个......关键字:Murata 带来 测量系统 压电

[新鲜事] 亚马逊申测秘密移动无线项目 或为无人机通信系统

亚马逊申测秘密移动无线项目 或为无人机通信系统根据最近提交给美国联邦通讯委员会(FCC)的一份申请,我们发现了亚马逊的另一项神秘的试验性项目 —— 在华盛顿地区测试无线通讯技术。这家线上零售巨头并未披露确切的缘由,但不难想象测试与亚马逊充满雄心壮志的无人机交付业务有关。 ......关键字:亚马逊 无人机通信 无线通信

[真心话] 可穿戴设备怎么走?大数据+服务是方向

可穿戴设备怎么走?大数据+服务是方向随着苹果Apple Watch、各种智能手环的出现,可穿戴设备的发展日益受到关注。不久前一段很有未来气息的视频在网上广泛流传:一个人利用带有内置投影仪的智能手环将前臂的皮肤变成手机触摸屏,可以实现翻页、缩放等一系列功能。各方专家围绕可穿戴设......关键字:触摸屏 投影仪 Apple 主题 测量

[通信技术] ARON无线通信技术现身CES 距离比蓝牙多200倍

ARON无线通信技术现身CES 距离比蓝牙多200倍提起无线通信技术,现在应用最多的就是蓝牙和WiFi,他们都有自己的局限性和缺点,比如蓝牙,虽然节约电量,但只适合个人部分设备使用,因为传输距离只有10m,而且传输数据的速度也不算理想。WiFi虽然距离比较远,但现在干扰很严重,而且功耗比较高......关键字:无线通信 ARON CES 蓝牙

[测试测量] 2018 北京EDI CON注册开放,5折优惠注册代码请在本文内寻找!

2018 北京EDI CON注册开放,5折优惠注册代码请在本文内寻找!不要错过!EDI CON CHINA在第6年强势回归北京。EDI CON CHINA 包含技术报告会、赞助商研习会、座专家谈会、全体会议主旨报告,以及射频、微波和高速数字设计行业的领先公司的产品展示和方案演示。......关键字:EDI CON 北京 测试测量 射频 微波

[测试测量] 鼎阳科技入围美国2017 ACE Awards(2017年度电子成就奖)

鼎阳科技入围美国2017 ACE Awards(2017年度电子成就奖)21IC讯 2017年11月,深圳市鼎阳科技有限公司(以下简称“鼎阳科技”)获ACE Awards组委会通知,鼎阳科技SDS1202X-E超级荧光示波器入围2017 ACE Awards(2017年度电子成就奖)......关键字:鼎阳科技 测试测量

[测试测量] Fluke 729全自动压力校验仪入围《Control Engineering》(控制工程)工程师评选奖

Fluke 729全自动压力校验仪入围《Control Engineering》(控制工程)工程师评选奖Fluke® 729全自动压力校验仪入围硬件奖——《Control Engineering》(控制工程)2018工程师评选奖手持式测试、测量、校准类产品。该奖项旨在表彰最佳的控制、测量测试和自动化产品,由该杂志的订阅用户评选得出。......关键字:Fluke 729 全自动压力校验仪 测量测试

[新鲜事] 三星Note7官翻版6月开卖,换装新电池还会炸么?

三星Note7官翻版6月开卖,换装新电池还会炸么?三星Galaxy Note7的召回工作事实上已经基本结束,不过关于回收产品的处理仍旧是个问题。......关键字:三星Note7 新电池
条评论

我 要 评 论

网友评论

技术子站

更多

项目外包

更多

推荐博客