在工程上定義噪聲因子(F)為若線性兩端口網絡具有確定的輸入端和輸出端，且輸入端源阻抗處於290。K(室溫)時

，網絡輸入端信號噪聲功率比與網絡輸出端信號噪聲功率比的比值。

其中， Si為輸入信號功率，Ni為輸入噪聲功率，So 為輸出信號功率，No為輸出噪聲功率，G為兩端口網絡增益，Na為兩端口網絡本身的噪聲功率。

tamingquedibiaomingleyouyuwangluochanshengzaosheng
，shiwangluoshuruduanxinzaobijingguogaiwangluochuanshuhouxinzaobiehuadebeishu，yejiushichuanshuwangluoduiqishuchuduanzongzaoshenggonglvgongxiandedaxiao。zaoshengxishu(NF)為噪聲因子的對數表達形式
，定義如下：


1 噪聲測試儀法

使shi用yong噪zao聲sheng測ce試shi儀yi是shi測ce量liang噪zao聲sheng係xi數shu最zui直zhi接jie方fang法fa，在zai大da多duo數shu情qing況kuang下xia也ye是shi最zui準zhun確que的de。工gong程cheng師shi可ke在zai特te定ding的de頻pin率lv範fan圍wei內nei測ce量liang噪zao聲sheng係xi數shu。噪zao聲sheng測ce試shi儀yi能neng夠gou同tong時shi顯xian示shi增zeng益yi和he噪zao聲sheng係xi數shu來lai幫bang助zhu測ce量liang。噪zao聲sheng測ce試shi儀yi的de測ce試shi原yuan理li圖tu如ru圖tu1所示。


噪聲測試儀測 試噪聲係數的核心是Y係數法。首先，噪聲測試儀本身是一台接收機
，可以用來測試輸人的噪聲功率；其次噪聲測試儀需要控製一個噪聲源的加電和不加電狀態，對被測件(DUT)進行測試。

噪聲係數測試儀，如AV3984噪聲係數分析儀
，產生28VDC脈衝信號驅動噪聲源(AV16604)，該噪聲源產生噪聲驅動DUT．由於分析儀已知噪聲源的輸入噪聲和信噪比，DUT的噪聲係數可以在內部計算和在屏幕上顯示。

shiyongzaoshengxishuceshiyishiceliangzaoshengxishudezuizhijiefangfa。celiangrenyuankezaitedingdepinlvfanweineiceliangzaoshengxishu，tongchangzaoshengfenxiyizaichaodidezaoshengceliangzhongzhunquedugenggaoyixie，dangcelianghengaodezaoshengxishushi，celiangjieguohuibuzhunque。

2 增益法

目前噪聲係數的測量主要使用專用的噪聲係數測試儀

，但當不具備這種專用設備或者所要求測試頻率範圍不在其範圍時，可以采用頻譜分析儀測量噪聲係數

，即增益法，該方法對於頻率在所用頻譜儀頻率範圍內的被測件都能進行測量。

基於噪聲係數的定義可以得到一個測量公式 ：



式(3)中，Pout是已測的噪聲功率譜密度
，-174 dBm/Hz是290°K(室溫)時環境噪聲的功率譜密度，BW是感興趣的頻率帶寬

，Gain是係統的增益。式(3)中每個變量均為對數
，為簡化公式，我們可以直接測量輸出噪聲功率譜密度(dBm/Hz)
，這時式(3)變為：


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以接收機為例，測試原理如圖2所示。


用信號源和頻譜儀測量出接收機的增益(在接收機能夠接收的電平範圍都可以，如 果感興趣的是接近接收機小信號時的噪聲係數
，可以選擇接近靈敏度電平，比如小於- 100 dBm的信號強度)；為獲得穩定和準確的噪聲密度讀數，選擇最優的分辨帶寬(RBW)與視頻帶寬(VBW)，使頻譜儀上的基底噪聲看起來比較幹淨。視頻帶寬越小，頻譜儀上顯示的基底噪聲越小，Pout讀數越準確。

隻要頻譜分析儀允許，這種方法可以適用於任何頻率範圍。通常噪聲分析儀在超低的噪聲測量中準確度更高一些。對於係統增益非常高、噪聲係數非常高的場合
，這種方法也很準確。最大的限製來自於頻譜儀的噪聲基底。

3 Y係數法

Y係數法是測量噪聲係數的一種典型方法。Y係數是指當被測件(DUT)的輸入端處於2個不同的資用噪聲功率時
，在DUT的輸出端得到的2個相應的資用噪聲功率之比。噪聲源是Y係數法測量必不可少的設備，噪聲源是能產生2種不同噪聲功率的噪聲發生器
，一般需要用DC脈衝電源驅動電壓，當DC驅動電壓供電時相當於噪聲源開
，稱為熱態
，此時輸出大的噪聲功率；DC驅動電源關閉時相當於噪聲源關斷，稱為冷態，此時輸出常溫下的噪聲功率。噪聲源的熱溫與冷溫的差值稱為噪聲源的超噪比(ENR)。

測試原理如圖1所示，為了進一步說明其工作原理，下麵導出它的工作方程。

當噪聲源轉移到噪聲溫度T0時，DUT的輸出功率Pn為：



式(5)中，k為波爾茲曼常數，1.38*10- 23J/K
，B為帶寬(Hz)，G為增益
，Te為被測網絡等效輸入噪聲溫度(K)。同理
，當噪聲源轉移到噪聲溫度Tn時
，DUT的輸出噪聲功率Pn為：



設噪聲係數測試儀的增 益為C，則在上述兩種情況下
，噪聲係數測試儀所檢測到的功率分別為CP0和CPn即：



對式(3)和式(4)聯立求解 Te並表示為F，即可得到：



式中，ENR是噪聲源的超噪比(dB)， Y=CPn/CP0，功率比值，通常稱為Y係數

，F是噪聲係數(dB)。

圖3所示為Y係數量值發生器的組成原理圖。


首先使噪聲源工作在噪聲溫度T0(冷態)，射頻衰減器置於0(dB)
，標準衰減器置於A0(dB)
，並使指示器指示在某一位置
；然後
，噪聲源工作在噪聲溫度Tn(熱態)
，調整標準衰減器使指示器的指示回到原來位置。設此時的衰減讀數為An，那麼A = An - A0(dB)
，可以得到Y係數的表達式為：


Y係數法適用於大範圍噪聲係數的測量


，簡單易行並且準確度高
，隻需要知道噪聲源的ENR，並測量出噪聲源冷、熱2個狀態下的輸出噪聲功率
，不用測量DUT的增益


，因此在對噪聲係數準確度做檢定時采用此方法。
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4 實驗驗證

將式(10)給出的Y係數代人式(9)，就複現了噪聲係數標準值Fs
，結果如表1所示。

我們選用AV3984型微波噪聲係數分析儀進行實驗
，其工作頻率為10 MHz～26．5 GHz
，實驗框圖如圖4所示。


依據圖4所示連接實驗儀器
，AV3984的噪聲係數性能指標為±0．25 dB，測試數據如表2所示。

實驗中使用標準衰減器，通過記錄噪聲係數分析儀的Phot值，代入下列公式計算
，得出噪聲係數測量值：



結果表明，數據的最大偏差在0．25 dB內。Y係數法能測量很大的噪聲係數範圍，適用於任何頻段，不受增益限製，準確度更高。

實(shi)驗(yan)中(zhong)使(shi)用(yong)智(zhi)能(neng)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)，超(chao)噪(zao)比(bi)表(biao)可(ke)以(yi)自(zi)動(dong)從(cong)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)內(nei)上(shang)載(zai)到(dao)噪(zao)聲(sheng)係(xi)數(shu)分(fen)析(xi)儀(yi)內(nei)
，也(ye)可(ke)以(yi)在(zai)需(xu)要(yao)的(de)時(shi)候(hou)通(tong)過(guo)命(ming)令(ling)上(shang)載(zai)。對(dui)於(yu)需(xu)要(yao)手(shou)動(dong)輸(shu)入(ru)超(chao)噪(zao)比(bi)表(biao)的(de)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)，在(zai)測(ce)量(liang)之(zhi)前(qian)一(yi)定(ding)要(yao)確(que)認(ren)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)超(chao)噪(zao)比(bi)表(biao)與(yu)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)是(shi)匹(pi)配(pei)的(de)。

噪聲係數FS - Y係數值關係表