噪声系数的计算及测量方法（三）

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下面我们将了解下三毫米单片集成电路的噪声系数测量

3 mm由于其波长短，在军事应用中有许多优点，因此被广泛用于精确制导和点到点通信中。作为各种军用电子装备其接收端的灵敏度是关键技术指标，而接收机灵敏度主要取决于接收机的噪声电平、因此，测量系统的噪声系数是评估电子装备系统的关键参数之一。军事预研的3 mm低噪声单片放大电路，需要测量其噪声系数。建立3 mm噪声系数测量系统，研究其测量方法，实现准确测量是当务之急。为此本文建立了92～97 GHz在片噪声系数测量系统。

1 噪声系数测量原理

本文设计系统的原理框图如图1所示。

式中：F为被测件的噪声因子(即噪声系数的线性表示);NF为被测件的噪声系数(即噪声系数的对数表示);Th为噪声源开态的噪声温度;Tc为噪声源关态的噪声温度(即室温);To=290 K为标准温度;

为Y因子，噪声源开和关两种状态下被测件输出噪声功率之比;

为噪声源的超噪比。

本文采用平衡混频器，把3 mm噪声信号下变频至噪声系数分析仪的频率范围内，采用Y因子法测量噪声系数。

2 系统设计方案

2.1 系统构成

本设计的系统框图和实物照片如图2和图3所示。

2.2 关键技术

(1)加偏置的平衡混频器技术

本文采用平衡混频器，用基波混频的方式，把3 mm噪声信号变成中频信号。但一般的3 mm平衡混频器的变频损耗在10 dB左右，而且要求本振信号达到+13 dBm。由于3 mm信号发生器的技术指标是输出大于+3 dBm，因此，很难使混频器正常工作，在这样的电平下，混频器的变频损耗增大了很多，将大于15 dB。固态噪声源的ENR均小于15 dB，因此系统无法正常工作。为此，考虑给混频器的本振端用直流信号加偏置，以减小对本振信号功率电平的要求。解决了本振信号功率小，无法工作的难题。同时，平衡混频器还具有端口隔离度好的优点，使本振相位噪声的影响也减小了。

(2)减小本振信号发生器相位噪声的影响

3 mm信号发生器的相位噪声采用Agilent 8563E频谱分析仪和3 mm谐波混频器和相位噪声测量软件85671A构成测量系统，能测量的offset频率最大到300 MHz，本振信号发生器相位噪声测量结果如图4所示。