基于冷源法的噪声系数测试分析

1 绪论

噪声系数是用来描述一个系统中出现的过多的噪声量的品质因数。把噪声系数降低到最小的程度可以减小噪声对系统造成的影响。系统设计人员总是在尽最大努力使整个系统的信噪比达到最优，为了达到这个目的，可以用把信号提高的办法，也可以用把噪声降低的办法。降低接收机产生的噪声更经济，通常这都是由接收机前端的低噪声放大器决定的[1]。有两种测量噪声系数的主要方法-Y 因子法和冷源法，噪声系数分析仪和频谱分析仪都是采用 Y 因子法，矢量网络分析仪测量噪声系数就经常采用冷源法，本文主要介绍基于矢量网络分析仪的噪声系数测试。

2 测试原理

被测器件的输入端始终在室温(所谓的"冷"端接)条件下，只进行噪声功率测量，测得的噪声是经放大的输入噪声再加上放大器或变频器所产生的噪声。如果可以精确地知道放大器的增益(或变频器的变频增益)，那么就可以从测量结果中把经放大的输入噪声去掉，只留下由被测器件产生的噪声，由此就可以计算出噪声系数。

3 测试过程及结果

本次测试采用国产3674 矢量网络分析仪，如图1 所示，3674 矢量网络分析仪是思仪科技高端测试仪器，具备宽频带、高精度、多功能的特点，具备脉冲S 参数测试功能、混频器/变频器测试功能、增益压缩测试功能、互调失真测试功能、噪声系数测试功能等。本文将使用3674 矢量网络分析仪噪声系数测试功能对放大器进行增益及噪声系数测试。

图 1 3674 矢量网络分析仪

3.1 测试系统组成

（1）3674 矢量网络分析仪。型号：3674H，频段 10MHz-50GHz（2）噪声源。型号：16603HB，频段 10MHz-50GHz（3）被测放大器。频段 35GHz-50GHz

3.2 矢量网络分析仪设置矢量网络分析仪设置如下表所

表1 矢量网络分析仪测试设置及方法

反向功率

-5dBm

3.3 测试结果

测试结果如下图2 所示，以42.5GHz 该点为例，增益为41.26dB，噪声系数为2.63dB。此时输入功率为-40dBm，可保证被测放大器不压缩，被测件的输出功率就大概在1.26dB，也可以保证矢量网络分析仪不压缩，测试结果可保证正确。当输入功率改为-20dBm 时，测试结果如下图 3 所示，还是以 42.5GHz 这个点为例，增益为 36.56dB，噪声系数为7.19dB，测试结果就与输入功率为-40dBm 时相差较大，此时放大器处于压缩状态，无法正确测试被测放大器的准确增益及噪声系数。故想要正确测试被测件的增益及噪声系数，需要保证被测器件以及矢量网络分析仪都不压缩。

图 2 输入功率-40dBm 时测试结果