动态噪声系数测量

R&S®FSWP 相位噪声分析仪是一种高端仪器,用于精确分析雷达和通信系统中关键组件的噪声性能。通过相位噪声测量,可以在实际操作条件下推导出设备的大信号噪声系数。

您的任务

测量噪声系数通常用于表征放大器、变频器和置于信号路径中的其他设备。噪声系数(为设备测量或指定)是系统设计人员用于对上行链路和下行链路传输系统进行一部分链路预算计算的关键参数。

传统的噪声系数方法采用通用的 Y 因子法(详见应用指南 1MA178《用于噪声系数测量的 Y 因子法》)。这种测量传统上是使用频谱分析仪和噪声源进行的。它用宽带校准噪声源来测量设备在刺激时产生的加性噪声。

在此测量过程中产生的功率电平被描述为小信号。因此,它们产生的噪声系数结果与操作条件无直接关系。这些设备条件在很大程度上取决于设备的输入功率。

发射机中使用的放大器通常不用于小信号状态。小信号噪声系数对于接收机来说更为重要。移动基站或雷达的发射机中所用的放大器的典型操作条件往往被强迫用于非常特定的操作范围内,以使线性度和效率最大化。这个范围通常可以接近设备的 1 dB 压缩点。

Y 因子法可以产生在实际操作条件下不能代表设备的噪声指数。

测试与测量解决方案

设备的相位噪声与其噪声系数密切相关。放大器的噪声生成因素可以广泛地表述为 1/f 闪烁噪声,以及超出闪烁拐点的宽带噪声。由于噪声系数基本上是设备生成的宽带噪声的指标,因此使用宽带相位噪声测量来计算设备的噪声系数是合理的。R&S®FSWP 信号源分析仪可以改变 DUT 的激励功率,以便清楚地了解设备在不同操作条件下的加性/残留相位噪声和噪声系数性能。

可以使用以下公式从相位噪声结果中计算噪声系数:

NF = L(f) – Nth + Pin

其中:

L(f) = 在特定偏移处测得的相位噪声(单位:dBm/Hz)

Nth = 温度相位噪声 (–177 dBm (1 Hz))

Pin = 应用于 DUT 的校准信号电平

示例

使用 Y 因子法在 1.9 dB 处且在 1900 MHz 时已测量小信号噪声系数的放大器。使用相位噪声方法计算不同输入电平时的放大器噪声系数。

DUT 激励功率(单位:dBm) 相位噪声(单位:dBm (1 Hz)) 噪声系数(单位:dB)
–30 –145.45 1.55
–20 –155.14 1.86
–10 –163.36 3.64
0 –165.31 11.69
10 –157.45 29.55

摘要

可以清楚地看出,当 DUT 被强迫接近并超过其 1 dB 压缩(0 dBm 激励功率)时,由相同结果计算的加性相位噪声和噪声系数显著变差。此示例表明,在现实世界操作条件下,由相位噪声测量推导出的大信号噪声系数是计算传输系统的链路预算的一种更可靠的方法。

具有不同激励功率的设备的加性相位噪声
具有不同激励功率的设备的加性相位噪声

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