NF丈量的Y因子法的增益界说：可用增益仍是拔出

Y因子法是一种普遍用于丈量射频元件增益跟噪声系数（NF）的技巧。本文将辅助你懂得拔出增益跟可用增益之间的差别，同时防止丈量噪声系数时可能呈现的严重偏差。本文援用地点：准则上，Y因子法是一种绝对简略的丈量RF组件增益跟噪声系数（NF）的方式。但是，在实际中须要细心留神一些盘根错节的成绩。一些非幻想效应，如测试装备NF的不断定性以及与噪声源自身相干的不断定性，可能会招致丈量不断定性。另一个奥妙之处是，该方式现实上丈量跟应用DUT（被测器件）拔出增益，而不是其可用增益。Y因子法简介噪声系数丈量的Y因子法包含两个步调：图1（a）所示的丈量步调，用于断定由Tcas表现的DUT接受器体系的噪声温度图1（b）的校准步调，断定接受器TR接受器的噪声温度图1 Y因子法丈量噪声系数的两个步调：（a）丈量跟（b）校准在丈量Tcas跟TRecever之后，咱们能够利用Friis方程来盘算DUT的噪声温度：方程式1此中TDUT跟GDUT分辨表现DUT的噪声温度跟增益。从丈量安装取得的噪声功率（图1（a）中的Nh跟Nc）被DUT增益缩小；但是，Nh、cal跟Nc、cal不阅历这种增益（图1（b））。因而，GDUT能够经由过程以下方程式停止预算：方程式2可勤奋率增益噪声系数界说中应用的功率增益是可勤奋率增益GA，如下图2所示。可勤奋率增益是双端口收集PAVN（图2（a））可勤奋率与源PAVS可勤奋率的比值。请留神，对PAVN跟PAVS丈量，被测端口都衔接到其共轭婚配的负载。比方，为了找到PAVN，模块输出衔接到Zout=Rout+jXout的复共轭，即ZL=Rout-jXout。咱们从方程1中取得的功率不是可用的功率增益。为了将其与可用增益辨别开来，它被付与了一个特定的称号：拔出增益，这将鄙人面探讨。拔出功率增益图3阐明了拔出功率增益的界说。图3 拔出功率增益界说拔出功率增益取决于源阻抗跟负载阻抗（ZS跟ZL）。如图3（a）所示，咱们将DUT衔接到ZL，同时其输入由ZS的源阻抗驱动，并丈量运送到负载的功率（图3顶用POut表现）。咱们还丈量了源能够直接通报给ZL的功率，如图3（b）中的PIn所示。POut与PIn的比率是DUT的拔出增益。从这个说明中能够明白地看出，拔出增益对应于咱们在给定的ZS跟ZL之间拔出DUT时取得的功率增益的变更。应用拔出增益引入的偏差将Y因子法的丈量跟校准步调（图1（a）跟（b））与拔出增益界说（图3（a））停止比拟，咱们察看到，咱们从方程2中取得的增益现实上是拔出增益，而不是可用增益。能够丈量DUT的可用增益；但是，这须要两次额定的功率丈量，此中负载阻抗必需调谐到与被测端口共轭婚配。但是，拔出增益是从Y因子法所需的四个功率丈量值中取得的。咱们现实上假设拔出增益即是可用增益。假如不是如许，咱们的丈量将引入偏差（方程式1）。能够看出，可用增益GA跟拔出增益Gi之间的差由下式给出：方程式3此中Γ1是察看噪声丈量接受器的反射系数；Γ2是察看DUT输出时察看到的值；Γs是噪声源的反射系数（图4）。图4 噪声源、DUT输出跟噪声丈量接受器的反射系数请留神，在完整婚配的情形下（Γ1=Γ2=Γs=0），拔出增益即是可用增益。在上述方程中，须要懂得反射系数的幅度跟相位才干从Gi中找到GA。平日，相位信息弗成用，咱们只能找到偏差极限。图5表现了作为婚配程度函数的拔出增益跟可用增益之间的差别。图5可用增益与拔出增益之比，作为接受器跟DUT婚配的函数。图片由安破供给在上图中，x轴是DUT输入跟输出婚配（为简略起见，假设DUT的输入跟输出婚配对雷同）。y轴是两个功率增益之间的差值，单元为分贝。假设噪声源婚配为-20 dB，而且假设DUT存在精良的断绝（|S21×S12|=0.1）。请留神，跟着DUT婚配度下降到-10dB以上，两种增益之间的差别变得愈加明显。在这种情形下，增益偏差可能会在丈量的NF值中引入明显偏差。S—增益偏差的参数校订此时，你可能会想晓得能否能够应用DUT的S参数以及方程3来从拔出增益中取得可用增益。经由过程将GA（而不是Gi）代入Friis方程，咱们能够校订增益偏差。这仿佛是有利的，但有两点值得一提。起首，请留神，咱们平日不反射系数（Γ1、Γ2跟Γs）的相位信息。对标量丈量，咱们不晓得矢量反射系数将怎样组合以发生终极偏差。假设向量掉配可用，咱们能够从Gi中找到GA。但是，另有另一个成绩可能会妨害咱们停止更正确的丈量：DUT跟丈量装备的噪声系数是其驱动点阻抗的函数。图5经由过程假设DUT的噪声机能以图形方法阐明了这一点。图6史女士圆图展现了驱动点阻抗对噪声系数的影响。图片由D.Boyd供给当DUT由50Ω的源阻抗（对应于史女士圆图核心的绿色圆圈）驱动时，其噪声系数为2.5 dB。但是，当源阻抗即是DUT S11的复共轭（图中白色圆圈标志）时，噪声系数为2 dB。S参数不克不及为咱们供给有关装备噪声机能的任何信息。因而，固然S参数校订可用于从Gi中找到GA，但它不容许咱们斟酌DUT NF的变更。假如不懂得NF随源电阻的变更，S参数校订乃至会增添NF丈量偏差。NF丈量 ]article_adlist-->装备，该装备应用短截线调谐器向装备施加一系列复阻抗。而后对这些丈量值停止剖析，以在史女士圆图上发生与图5所示相似的NF圆形表面。应当指出的是，罕见的噪声系数剖析仪跟收集剖析仪无奈发生这些NF表面。明白丈量不断定度的须要性不噪声表面，对噪声系数丈量利用掉配校订是有效的。在这些情形下，倡议尽可能增加差别端口的阻抗掉配，而后将剩余掉配视为丈量不断定度。除了掉配效应外，完全的不断定性剖析还能够说明其余非幻想效应，比方测试装备NF的不断定性以及与噪声源自身相干的不断定性。不断定度剖析是每种丈量的要害，包含NF丈量。下表夸大了经由过程比拟两个差别的假设缩小器来懂得丈量不断定度的主要性。在不斟酌不断定性的情形下，人们破即抉择缩小器1作为机能更高的装备。但是，斟酌到丈量的不断定性，咱们察看到缩小器1的噪声系数可能高达1.7 dB，而缩小器2的最年夜NF为1.5 dB。在停止噪声系数丈量时，须要留神的一个要害参数是丈量不断定性。在将来的文章中，咱们将研讨Y因子法的丈量不断定度。Y因子方式综述Y因子法现实丈量跟应用DUT的拔出增益，而不是其可用增益。在存在阻抗掉配的情形下，这可能会招致明显的偏差。因为拔出增益的丈量比可用增益轻易得多，咱们平日假设这两个功率量相称。但是，为了限度偏差，应只管增加差别端口的阻抗掉配。剩余掉配偏差平日被视为丈量不断定度。 　　申明：新浪网独家稿件，未经受权制止转载。 -->