现代无线电接收机的系统噪声系数分析二：Y因子噪声因子测量法

Y因子法测量SSB噪声系数的例子

仿真原理图如图2所示，测试结果列于表3和4。

图2. 使用Y因子法确定SSB混频器噪声系数的仿真原理图。

表3. DSB混频器测量的Y因子仿真结果

*注意，参数IL表示DUT之前的插入损耗，本例中为2.2dB。

表4. SSB混频器NF测量的Y因子计算

因为DUT之前的插入损耗为2.2dB，T₁高于混频器的噪声温度T₁^IN，根据上述DUT之前的损耗部分中的公式计算得到。Y因子测量法最终计算的噪声系数由式F=10log₁₀ (1+T₁^IN/290)给出，得到的值为7.158dB。假设完全抑制噪声源的镜像噪声，该值应与获得的值相当。

NF=10log₁₀ (2(10^(4.9/10)-1)+1)=7.144dB

由于滤波器的插入损耗有限，所以镜像抑制滤波器在镜像频率下的阻抗不完全是电抗性的。这就意味着未完全抑制噪声源的镜像频带噪声。这可能是理想噪声系数略微增大的原因。

衰减Y因子法测量SSB噪声系数的例子

这种方法中，我们应用一个衰减器，确保混频器在预期和镜像频率下具有类似的"低温"(即关闭状态)噪声温度。由于源端点的噪声温度不再受滤波器影响产生任何扩展(图3，表5和表6)，所以这将造成SSB噪声系数更接近比DSB噪声系数高3dB的值。

图3. 使用衰减Y因子法确定SSB混频器噪声系数的仿真原理图。

表5. 衰减SSB混频器测量的Y因子仿真结果

*注意，参数IL表示DUT之前的插入损耗，本例中为12.2dB，表示滤波器和衰减器的组合损耗。

表6. 衰减SSB混频器NF测量的Y因子计算

Y因子测量法最终计算的噪声系数由式F=10log₁₀ (1+T₁^IN/290)给出，得到的值为7.901dB。这正好相当于DSB噪声系数4.9dB增加3.0dB后的预期值。注意，使用10dB衰减器导致Y因子接近1，可能会影响精度。在实际测量中使用较大衰减值时，适宜选择可用的最高ENR噪声源，以保证精度。

Y因子总结

Y因子测量法将评估混频器的DSB噪声系数，除非采取特殊措施滤除镜像频率下的宽带噪声激励。该值适宜用于本文第一部分得出的级联公式。如果在获取SSB噪声系数时使用滤波器，有必要考虑所用滤波器的插入损耗。此外，由于滤波器造成不能完全抑制源端点镜像噪声，会导致与SSB噪声系数的传统定义存在一定偏差。如果衰减量与噪声源的ENR相比不是太大，使用匹配衰减器可在很大程度上克服这一问题。

总结

对于RF系统工程师来说，计算噪声系数预算对预测产品性能至关重要。从定义上理解镜像噪声以及计算混频器噪声系数时，通常会发生混淆。通常认为混频器的SSB NF比对应的DSB噪声系数高3dB，这并不总是正确的——取决于镜像和预期频率下的转换增益是否相等。分析表明，不加修改地应用弗林斯级联噪声公式会产生误差；特别是零中频和低中频接收机架构，需要使用该公式的特殊变体进行处理，正像我们推导的那样。最后，介绍了Y因子噪声测量法及其在混频器噪声因子测量中的应用。

参考文献
1 "Noise Figure Measurement Accuracy—The Y-Factor Method,"  Agilent Technologies, Application Note 57-2.

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