•
•噪声源
•ENR=(T-T0)/T0=(Th-2900K)/2900K
•匹配网络
•偏置电源 •雪崩二极管
•Freq •xxx •xxx
•噪声输出
ENR xxx xxx
•
•串联LNA的总噪声系数计算
•F1
•F2
•F3
Байду номын сангаас
•G1
•G2
•G3
•图5-2串接LNA
•
LNA多级串联 FTOTAL=F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/G2 G1。。。。。
•
T0=2900 K –室温
•
B—噪声带宽
•
PN=GN+N -- 输出噪声功率。
•
10LogNin=-174dBm+10LogB(Hz)
• NF =10LogPN+174-10LogB-10LogG • 为了消除带宽因素，我们将噪声功率PN换成噪声密度PN0 则可 • 以写成：NF =10LogPN0+174-10LogG。
•
•4.信号发生器测量法
• 当被测系统噪声系数较大时，可采用信号发生器测量方法。 • 在被测系统输入端加入负载（环境温度约290K），测量输出噪声 功率P1。然后在输入端加入信号发生器，使信号发生器输出频率在 测量范围内。调整信号发生器输出功率，使被测系统输出功率P2比 P1高3dB。可得出噪声系数：
•ANT •Rx
•Tx •旁路开关 •LNA
•到基 站
•电源
•图5-7典型的塔顶LNA结构方框图
•
5.4噪声系数测试
•（1）使用噪声系数测试仪
•非变频器件
1 放大器
2 变频器件
3 本振固定中频固定
• 2 本振变化中频固定上/下 变频
• 3 本振不变中频变化上/下 变频
•图5-3噪声系数测试仪测试噪声系数
•代入
•信号源
•DUT •功率计
•
•5 直接测试法
•DUT
•功率计•PN
•已知被测放大器的增益G和带宽B •F=PN/GPin=PN/GKT0B
•
•6 冷热负载法
•TH=2900K
•DUT
•功率计
•Te=770K •液氮
•Y=Ph/PC
•F=(TH-TCY)/(Y-1) •NF=10LogF
•
•50m电缆损耗 2dB
•F=2
•G=20dB •F=2
•图5-6塔顶低噪声放大器改善BTS接收机NF
•根据噪声系数串联公式有： • FTOTAL=2+（2-1）/100+[（2-1） /100]×2=2.03
• NF=10log2.02=3.07dB •与上例比较,噪声系数改善近3dB
•
典型的基站塔顶放大器
•TH：噪声源加电时的噪声温度 •TN：LNA折算到入口的噪声温度
•测出Y，已知ENR就算出噪声系数F。 •NF=10LogF。
•
•Y=N2/N1
•未加电 ： N1=GKT0B+Na
• 加电： N2=GTHNaKB+Na
•
N2=YN1=Y(GKT0B+Na)
•
GTHKB+Na=Y(GKT0B+Na)
•电缆损耗3dB
•G=20dB
•F=2（NF=3dB） •NF=3dB
•F=2 •NF=3dB
•图5-5前边加无源损耗器件
• 根据串联噪声系数计算公式有： • F=2+（2-1）×2=4 NF=10log4=6dB • 显然比不接电缆变坏3dB
•
•塔顶低噪声放大器改善BTS接收机NF
•G=20dB •F=2
•影响测试精度的因素 •NFA对DUT测试的影响
•F1 •F2
•NFA
•串联噪声系数dB
•F12=F1+(F2-1)/G
•30 •20 •10
•1
•3
•5 •G
0
0
0
1
•
•1。 环境温度影响测试精度 •2。 外部干扰影响测试精度
•双层屏蔽电缆 •屏蔽GP-IB电缆 •内部电路 •接头的轻微变形 •本振噪声贡献
•折算到输入口 Na/G=KTaB/G 设输入口噪声温度 为Te=Na/G
•
Na=KTaB=GKTeB
•
GKBTe={[(ENR+1)-Y]GKBT0}/(Y-1) Te=[(ENR+1)-Y]T0/(Y-1)
•(Te/T0)=(ENR+1-Y)/(Y-1) 两边都加1得 1+(Te/T0)=[ENR+1-Y+(Y-I)]/(Y-1)=ENR/(YI)
•
（真值运算）
•
•
NF=10logFTOTA
•
•门限功率计算举 例 •NF=10Log (S/N)/SG/PN=10LogPN-10LogN-10LogG
PT=NF-174+10LogB+ [（Eb/N0）+10Log Rbit-10Log BW]
假设通信速率是E1=2.048Mbit/s， B=BW=2.048MHz ,B为射频带宽, Eb/N0（QPSK ，BER 10-6）=11.5dB NF=6dB
•-100dBm
•信号源
•LNA（ DUT）
•频谱分 析仪
•测试结果
•噪声密度PND=-70dBm-10Log（100000Hz）=-120dBm •计算结果：NF=-120dBm+174-（-50dBm-（-100dBm）=4dB •
•
(3) Y因子法
•图5-5Y因子法测试噪声系
•
•超噪比 ：
•
•器件对信号处理过程
•输入功率电平dBm •输入功率电平dBm
•-40 •-60 •-80 •-100
•2.6
•2.65
•Nin
•-40 •-60 •-80 •-100
•2.7 •f
•2.6
•2.65
•2.7 •f
•增益20dB •NF=10dB
•NP=Na+NinG
•
•噪声温度
•F=(Na+GKT0B)/GKT0B=(GKTeB+GKT0B)/GKT0B=1+Te/T0
噪声系数和测量
•
•5.2噪声系数
•GS/(GN+n) •S/N
•G
•图5-1 低噪声放大器
•设输出总噪声功率GNin+n=PN
• 噪声系数NF=10Log (S/N)/SG/PN=10LogPN-10LogNin-10LogG
• 因为其中:Nin=KT0B是输入噪声 ，
•
K=1.38X10-23焦耳/K.Hz ，
则：10LogPN=NF-174 +10logB +（Eb/N0）]=6-174+11.5+63=-93.5dBm
•
有耗网络的噪声系数
•系统理想匹配时，传输线的输入端噪声和输出总噪声功率相等。
•L：传输线损耗 •K：波耳兹曼常数1.38×1023焦耳/K.Hz •T0：室温 •△f：带宽Hz
•
•通常移动通信基站的连接方式
• 因为 ENR=(TH-T0)/T0 TH=(ENR+1)T0
•
GK(ENR+1)T0B+Na=Y(GKT0B+Na)=YGKT0B+YNa
•
Na(Y-1)= GK(ENR+1)T0B-YGKT0B
•
Na= [GK(ENR+1)T0B-YGKT0B]/(Y-1)
Te=(TH-YTe)/(Y-1)
•因为 Na=KTaB
•NF=3 F=2 •NF=6 F=4
Te=2900K Te=8700K
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•噪声系数测试过程
•噪声源
•Mixer
•IF AMP
•DUT •fMeas
•LO
•METE R
•Noise Drive(直流电源)
•NF=ENR-10Log(Y-1) •ENR:Excess Noise Ratio(超噪比)
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•校准 •测试
•NFA •NFA
•
•校准
•HP346A
•
NFA
•测试
•DU
T
•
NFA
•本振
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（2）频谱仪测试法（增益法）
•NF = PNOUT –[-174dBm/Hz + 10 * log10(BW) + 增益] •NF = PNOUTD + 174dBm/Hz - 增益
•混频模式
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•非混频模式测试举例
•NFA
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