基于Y系数法的频谱分析仪噪声系数测量

噪声系数是反映射频模块内部噪声的重要指标,射频模块设计及选型都离不开对噪声系数的测量,因此,一般使用噪声系数分析仪进行测试。由于并非每个实验室都配备有相关仪器,因此,相比噪声系数分析仪,频谱分析仪的配备较普遍。本文以Y系数法测量噪声系数的原理,通过软件设计,实现了频谱分析仪可替代噪声系数分析仪,并进行噪声系数测量。

太赫兹混频器噪声系数测量

噪声系数是评价高频电子器件传输信号性能的重要参数,随着工作频率的增加,高频电子器件的噪声系数通常会增大,现有噪声源的超噪比无法满足测量需求。为了实现高频电子器件噪声系数的测量,本文基于非相干光混频技术,将三束非相干光耦合进入单行载流子光电二极管,研制了220~325 GHz高超噪比且可调谐的太赫兹光子噪声源,超噪比可调谐至45 dB。通过Y因子法将其应用于大噪声系数、负变频增益太赫兹混频器噪声系数的测量。测量得到太赫兹混频器噪声系数的范围为16~32 dB,变频增益约为-13 dB,测量不确定度为0.43 dB。研制的高超噪比且可调谐的太赫兹光子噪声源,能够满足大噪声系数太赫兹电子器件的测量需求,对太赫兹电子器件噪声系数的测量以及指导器件的进一步优化有着重要的作用。

基于分时多频的噪声系数快速测试方法

为了解决数字T/R组件测试效率低的问题,文中提出了一种新型的基于分时多频的噪声系数快速测试方法。该方法将测试频率记录于控制信息中,在一次测试过程中采样多频率的基带数据,减少计算机和记录设备之间的通信次数,缩短了噪声系数的测试时间。利用宽带数字T/R组件进行试验验证,相比于传统测试方法,在保持相同测量精度情况下,9个频率点时的测试时间可以缩短32%,41个频率点时则可以缩短40%。由此表明,随着测试频率点数的增加,该方法可以显著提升噪声系数的测试效率。

噪声系数用于系统灵敏度设计的边界研究

针对雷达、电子战中采用噪声系数计算方式与工程实现之间系统灵敏度存在偏差的问题,通过分析接收机灵敏度计算过程,给出接收机灵敏度与噪声温度、信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)、噪声系数等的关系,指明了天线噪声温度与接收机噪声温度取值差异是导致出现偏差的原因。仿真分析了天线噪声温度对系统灵敏度的影响,天线噪声温度偏离290 K时,采用噪声系数计算的灵敏度会受影响,偏离越大,引起的误差越大,噪声系数越小,天线噪声温度的影响越大。通过误差影响分析,结合空间噪声温度与频率关系,给出了系统噪声系数小于6 dB、在6~14 dB之间和大于14 dB时,考虑天线噪声温度影响的使用边界建议,可为雷达、电子战系统工程师设计、评估工程实现灵敏度提供参考。

北斗多频观测最小噪声系数组合法

在卫星高精度定位中,采用多频观测量组合可以构建长波长、无电离层延迟、无几何距离等组合,有效解决定位过程中的载波相位模糊度、电离层延迟、周跳等问题。本文在多频实系数组合方面,提出一种多频最小噪声系数组合方法,以组合后噪声系数最小为基本原则,并根据电离层延迟的影响分析了忽略电离层延迟和综合电离层延迟的组合。在多频最小噪声系数组合过程中,采用的频点个数越多,组合后的观测量精度越高。忽略电离层延迟组合主要考虑观测噪声的影响,北斗双频、三频、四频、五频、六频的最优组合相比于单频观测量,理论观测量精度分别提升了40%、53%、58%、62%、64%;综合电离层延迟组合兼顾电离层延迟和噪声系数的影响,通过适当放大噪声系数来降低电离层系数。在实际接收的观测量验证时,最小噪声系数组合的观测量精度提升效果与理论分析的变化趋势基本一致,采用实际数据进行北斗PPP定位分析,结果表明,双频最小噪声系数的定位精度略优于非差非组合。

不同仪器对噪声系数测量的方法

现代接收系统经常处理很弱的信号,灵敏度和噪声是表明处理低信号电平信号能力的重要参数。一旦知道噪声系数,整个系统的灵敏度可以从系数带宽来估计。因此,可重复、高精度噪声系数测试非常重要。本文重点介绍利用噪声系数分析仪、频谱分析仪和矢量网络分析仪分别对噪声系数参数不同的测量方法。

1.5-6GHz增益和噪声系数稳定的两级超宽带CMOS低噪声放大器设计与性能模拟

针对UWB应用设计实现了一个1.5-6GHz的两级CMOS低噪声放大器(LNA).通过引入共栅(CG)和共源(CS)结构以获得宽范围内的输入匹配,采用电流镜和峰化电感进行电流复用,所提出的LNA实现了非常平坦化的功率增益和噪声系数(NF).经标准0.18μm CMOS工艺实现后,版图后模拟结果表明在1.5-5GHz频率范围内功率增益(S21)为11.45±0.05dB,在2-6GHz频率范围内噪声系数(NF)为5.15±0.05dB,输入损耗(S11)小于-18dB.在5GHz时,模拟得到的三阶交调点(IIP3)为-7dBm,1dB压缩点为-5dBm.在1.8V电源电压下,LNA消耗6mA的电流,版图实现面积仅为0.62mm2.

基于矢量网络分析仪功率测量的噪声系数测量方法

现有基于矢量网络分析仪进行噪声系数测量的方法必须依赖标准的噪声源,即Y系数测量法。该文提出一种通过在矢量网络分析仪源端口输出连续波信号,分别测量被测件的信号功率与信号加噪声的功率,结合校准结果和功率测量结果计算获得噪声系数的方法。通过建立测量系统的模型和理论的推导,论述该方法的原理和测量过程的噪声校准,提出的方法不需要使用经过校准具有已知超噪比的噪声源,更简单实用。

一种新的噪声系数测量方法

测量含有自动增益控制(AGC)电路的射频模块噪声系数时,使用Y因子法将改变模块的功率增益,进而无法测定.本文提出了一种新的噪声系数测量方法.该方法在信噪比较小的条件下用误码率推算前端的载噪比,避免了用仪器标定载噪比受信道滤波器通带平坦性影响较大的问题;测量过程中,AGC输入端信号和噪声的总功率几乎不变,能够保证AGC功率增益不变,从而可准确测量含有AGC电路的射频模块噪声系数.通过理论推导和数值模拟分析了随机误差、系统误差、实验温度以及测量次数对噪声系数估计的影响,验证了方法的有效性.本文成果已用于我国“北斗一号”卫星导航定位用户机的射频模块测量.

3GHz～5GHz超宽带噪声系数稳定的低噪声放大器

采用共源共栅级结构和源极负反馈电路设计了一款应用于超宽带系统的低噪声放大器电路。结合巴特沃斯滤波器的特性,实现放大器的输入、输出匹配网络,并详细分析了电路的噪声系数。基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,在3 GHz～5 GHz频带范围内对电路进行ADS软件仿真。仿真结果表明,在1.8 V供电电压下,功耗为13.2 mW,最大增益达到15 dB且增益平坦,最大噪声系数仅为1.647 dB,输入反射系数S11<-10 dB,输出反射系数S22<-14 dB。

多端口网络噪声系数测试方法

将多端口网络某端口噪声系数的定义推广到非等噪声输入情形,并提出了两种多端口网络噪声系数测试方法。第一种方法方便快捷,只需测量任意一个端口的噪声系数即可得到多端口网络噪声系数。第二种方法不包含系统误差,但测试工作量及计算量较大。分别给出了两种测试方法的测量实例,并对两者的结果进行了比较,两者结果在误差范围内完全一致。第二种方法关于输入噪声功率的计算结果表明,第一种方法的系统误差可以忽略。该测试方法不仅适用于等增益网络,也适用于非等增益网络,文中给出了非等增益网络的测量实例。该测试方法可广泛应用于相控阵雷达所用T/R组件等多端口网络噪声系数的测试。

模拟信号光纤传输系统的噪声系数分析

在对模拟信号光纤传输系统性能参数分析的基础上,提出了一种用于模拟信号光纤传输系统设计方案,分析了影响系统噪声系数的相关因素,对方案的设计要点、改进系统噪声系数方法及实现方式进行了论述。

接收机下变频器噪声系数测试方法研究

噪声系数是影响接收机灵敏度的重要因素,但是作为接收机重要组成部分的下变频器,因其含有AGC电路(具有增益自动控制的功能)而无法采用噪声系数分析仪对此类噪声系数进行直接测量。结合工作实践,讨论了一种AGC电路噪声系数的测试方法。该方法能够消除传统增益法中测试仪器引入的影响,提高噪声系数的测量精度。

相控阵噪声系数特性及其典型应用分析

针对相控阵接收系统双层合成网络的一般架构,逐层分解并简化分析得出相控阵接收系统等效接收增益和噪声系数两个重要特性的通用表达式。同时,分析了低噪放、损耗、幅度加权等环节对噪声系数特性的重要影响及其工程设计要点,并结合雷达系统工程设计给出相控阵噪声系数特性五种典型应用的举例和计算评估分析,验证了之前幅度加权等因素对系统噪声系数影响的分析结论。

噪声系数测量中的损耗修正技术

为了得到DUT的真实噪声系数,必须对测量过程中出现的额外损耗进行修正。现有的噪声系数分析仪只能对DUT前后的损耗和它们的组合进行修正。但是当有损器件存在于校准过程中而其在测量过程中没有被包含在DUT之后时,也需要进行修正。该新情况和已有 3种情况的组合构成另外 3种复杂情况。这 7种情况是完备的,它们确实存在,有时不可避免。根据噪声系数测量的原理,推导了各种情况下的损耗修正公式,并详细分析了额外损耗对测量不确定度的影响。

低噪声系数微波光子链路的设计

首先分析了激光器的强度、电光调制器的半波电压与偏置电压对微波光链路噪声系数的影响,进行系统优化,然后级联低噪声放大器,并采用互相关技术最终实现了低噪声系数微波光子链路的设计。

双重瑞利散射导致的多路干涉噪声对光纤喇曼放大器噪声系数的影响

在没有对喇曼增益分布做任何假设的情况下,利用所推导的光纤喇曼放大器噪声系数的解析表达式,研究了不同光纤长度、不同信号输入功率、不同增益、不同瑞利散射下双重瑞利散射导致的多路干涉噪声对喇曼放大器噪声系数的影响.结果表明随着光纤长度,信号输入功率、喇曼增益和瑞利散射的增加,多路干涉噪声对噪声系数的劣化越严重.但通过合理的优化光纤长度、控制喇曼增益可以取得噪声和增益间的最佳平衡.

雷达接收机噪声系数测试仪的研究与设计

用自行研制的PC虚拟仪器卡以军用工控机为平台构成一个智能化的通用雷达接收机噪声系数测试仪 ,完成对多种雷达接收机噪声系数的测试 。

接收机整机最小噪声系数的实现

前级LNA的性能指标的好坏对接收机整体性能起主要作用。较流行的设计方法是用ADS等仿真软件在Smith圆图上作出LNA的等增益圆和等噪声圆,以确定LNA是否同时满足所要求的增益和噪声系数指标。这种方法虽然满足了设计要求,但往往不能获得整机噪声的最佳点。本文在符合设计指标后进一步对噪声和增益的关系进行分析,建立适用于常用接收机的简单模型,在此基础上获得基于整机噪声的最佳点。这种设计方法可以广泛应用于各种微波接收系统中,降低整机噪声系数。

雷达接收机自动化噪声系数测试方法与实现

雷达接收机内部噪声强度将直接影响到接收机的性能。分析了Y因子噪声系数测试法的原理,并给出基于Y因子法的自动化噪声系数测试方法的设计与实现。最后通过实际测试验证该方法的有效性。