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噪声定义及内置测试应用
2020-05-20 5704 作者:南京舜特科 标签:噪声定义 | 内置测试 | 应用实例
什么是噪声?

所有材料都会以与材料物理温度成比例的功率水平产生噪声。噪声是由材料中导电电子和空穴的随机振动产生的,这种噪声通常称为热噪声。热噪声为白色,并且具有高斯振幅分布。(见图1)


图1 电压高斯分布
白噪声

就像白光包含所有颜色的功率一样,其功率均匀分布在所有RF和微波频率上的噪声称为白光。白噪声的功率谱密度在整个频率上是恒定的,这意味着噪声功率与带宽成正比。因此,如果测量带宽加倍,检测到的噪声功率将加倍(增加3 dB)。热白噪声功率定义为:N = kTB,其中N是热噪声源输出端可用的噪声功率,k = 1.380 x 10-²³ J / K是玻尔兹曼常数,T是温度,B是噪音带宽。

高斯噪声

热噪声的特征还在于具有高斯振幅分布,并且有时被称为白高斯噪声。注意,高斯噪声不一定是白噪声,白噪声也不一定是高斯噪声。本目录中的所有产品产生白高斯噪声,噪声水平可以用dBm / Hz,V/√Hz或过量噪声比(ENR)为单位表示,表1包含这些单位之间的转换公式。


内置测试应用

产生白噪声的噪声源实质上是一种廉价的宽带信号发生器,其功率密度输出与频率的关系极其平坦。噪声源几乎对温度和电源电压变化不敏感。因此,噪声源用于内置测试(BIT)、故障隔离测试(FIT)以及通信和雷达预警系统的校准以确保噪声的可靠性和性能。

内置噪声源可以用来测量接收机增益、噪声系数、相位跟踪和带宽,还可以用于调整I和Q或多通道接收机的增益和相位平衡,并使高速A / D转换器的量化误差随机化。使用噪声源比同时使用其他所有信号源都要快,因为它会同时生成所有频率。

噪声系数是衡量接收系统产生的附加噪声的重要指标,通常希望保持尽可能低的噪声系数,以使发射机的有效各向同性辐射功率(EIRP)可以最小化。通常,降低噪声系数要比增加发射功率成本更低。

噪声系数定义为:

Pon和Poff是DUT的输出瓦特数,而噪声源分别被偏置为开和关。对于不同于290 K的环境温度,应在上述方程式的右侧添加一个校正因子(10logA),其中“ A”定义为:

校正仅在测量低噪声系数时才有意义,在大多数情况下为了简化测量而可以忽略不计。第二级效果的校正(前置放大器)加上分析仪的噪声系数可以使用以下公式得出:

仅当一级的输出噪声在下一级的输出噪声的16 dB以内时,才需要计算第二级校正。那是:
DUT、噪声源和前置放大器之间的阻抗不匹配会导致测量纹波,因此当使用匹配良好的Noise Com噪声源时,可以提高测量精度。