噪声系数分析仪浅析

    0 引言

    电子技术的不断发展对接收机检测微弱信号的能力提出了更高的要求,而接收机内部的噪声是限制它检测微弱信号能力的主要障碍。微波通信、雷达、导航等技术的迅速发展对低噪声器件的要求越来越迫切,为检测器件的性能和度量通信等设备接收微弱信号的能力,需要测量器件与设备尤其是军用电子元器件和军用整机的噪声特性,这使得噪声系数的测试与计量变得极为重要。目前,工程使用的噪声系数分析仪有国内41所生产的AV3981及国外Agilent公司生产的8970A、8970B、N8975A等。

    1 噪声系数分析仪的基本工作原理

    噪声系数测试仪是一台高灵敏度、低噪声接收机,是一台采用频率变换后再在中频上处理信号的超外差接收机。为了测量不确定度0.1 dB的/点0噪声系数,接收机必须抑制输入变频器的镜像和其他相应的假响应,解决这个问题有2种方法:¹采用预选器;º是采用上变频,把频率变换到比任何输入可测频率都高的中频上,输入端只需加一个固定的低通而不是可调的低通或带通,其次是第一本振调谐范围不超过一个倍频程。噪声系数测试仪采用上变频技术,上变频后的第一高中频经2次下变频形成第三中频,再进行放大检波等处理。2次下变频有助于滤除不希望的响应。

    噪声系数测试仪是由微处理器控制的超外差可调谐接收机,它控制噪声源的通断,直接测量10~1 600 MHz可调频率范围内4 MHz带宽的噪声功率,并进行必要的计算,以获得噪声系数和增益。噪声系数测试仪的原理方框图如图1所示。10 ~1 600 MHz信号进入低通滤波器后,任何高于1 650 MHz的信号将被抑制,程控放大器调整输入信号电平以满足第一变频器的需要。第一变频器使输入信号和第一本振差频得到第一中频,第一中频经隔离器进入低通滤波器,然后进入第二变频器。第一中频与1 750 MHz本振进行第二次混频得到第二中频。第二中频再和280 MHz本振混频产生第三中频,再经放大滤波之后进入检波、A/D变换,最后由CPU计算、修正、存储、显示。

    微波噪声系数扩频装置是微波噪声系数测试系统的重要组成部分。微波噪声系数扩频装置可以扩展噪声系数测试仪的频率至26 500 MHz。如果被测信号频率高于1 600 MHz,扩频装置将信号下变频至IF,进入噪声系数测试仪进行噪声系数测量。

    2 噪声系数测量方法

    测量噪声系数最基本的方法是Y因子法,它是一种宽带测量方法,具有准确度高,测量误差小和频率范围宽的特点。Y系数是指当被测件的输入端处于2个不同的资源噪声功率时,在被测件输出端得到的2个相应的资源噪声功率之比。

    Y系数法分为功率计法和可变衰减器法。功率计法的测量电路包括噪声源和功率计2部分。噪声源可以提供2个已知的噪声电平,它内部有一个二极管,在输入反向电流时会雪崩击穿,因而产生噪声。Y系数法所要求的冷热2个噪声源可以由一个噪声源的开关2个状态来提供。热温Th是噪声源开的状态,它是二极管加偏置电压时产生的雪崩噪声;冷温Tc是噪声源关的状态,它是噪声源内部的衰减器产生的热噪声。