三种典型方法教你测量噪声系数三种典型方法教你测量噪声系数
噪声系数是微波产品研制和生产过程中的一项主要测量参数，是表征接收机及其组成部件在有热噪声存在
的情况下处理微弱信号能力的关键参数之一，噪声系数的计量测试更是噪声计量测试的重要内容。文章总结了
几种测量噪声系数的方法。
在工程上定义噪声因子（F）为若线性两端口网络具有确定的输入端和输出端，且输入端源阻抗处于290.K（室温）时，网络
输入端信号噪声功率比与网络输出端信号噪声功率比的比值。
其中，Si为输入信号功率，Ni为输入噪声功率，So为输出信号功率，No为输出噪声功率，G为两端口网络增益，Na为两端口
网络本身的噪声功率。
它明确地表明了由于网络产生噪声，使网络输入端信噪比经过该网络传输后信噪比恶化的倍数，也就是传输网络对其输出端总
噪声功率贡献的大小。噪声系数（NF）为噪声因子的对数表达形式，定义如下：
三种典型方法教你测量噪声系数
可重复的、高精度的噪声系数测量方法是非常重要的，本文讨论其中三种典型方法：噪声测试仪法、增益法和Y系数法，并通
过实验验证Y系数法的准确度。
1 噪声测试仪法
使用噪声测试仪是测量噪声系数最直接方法，在大多数情况下也是最准确的。工程师可在特定的频率范围内测量噪声系数。噪
声测试仪能够同时显示增益和噪声系数来帮助测量。噪声测试仪的测试原理图如图1所示。
噪声测试仪测试噪声系数的核心是Y系数法。首先，噪声测试仪本身是一台接收机，可以用来测试输人的噪声功率;其次噪声测
试仪需要控制一个噪声源的加电和不加电状态，对被测件（DUT）进行测试。
噪声系数测试仪，如AV3984噪声系数分析仪，产生28VDC脉冲信号驱动噪声源（AV16604），该噪声源产生噪声驱动DUT.
由于分析仪已知噪声源的输入噪声和信噪比，DUT的噪声系数可以在内部计算和在屏幕上显示。
使用噪声系数测试仪是测量噪声系数的最直接方法。测量人员可在特定的频率范围内测量噪声系数，通常噪声分析仪在超低的
噪声测量中准确度更高一些，当测量很高的噪声系数时，测量结果会不准确。
2 增益法
目前噪声系数的测量主要使用专用的噪声系数测试仪，但当不具备这种专用设备或者所要求测试频率范围不在其范围时，可以
采用频谱分析仪测量噪声系数，即增益法，该方法对于频率在所用频谱仪频率范围内的被测件都能进行测量。
基于噪声系数的定义可以得到一个测量公式：
三种典型方法教你测量噪声系数
式（3）中，Pout是已测的噪声功率谱密度，-174 dBm/Hz是290°K（室温）时环境噪声的功率谱密度，BW是感兴趣的频率带
宽，Gain是系统的增益。式（3）中每个变量均为对数，为简化公式，我们可以直接测量输出噪声功率谱密度（dBm/Hz），
这时式（3）变为：
三种典型方法教你测量噪声系数
以接收机为例，测试原理如图2所示。
用信号源和频谱仪测量出接收机的增益（在接收机能够接收的电平范围都可以，如果感兴趣的是接近接收机小信号时的噪声系
数，可以选择接近灵敏度电平，比如小于- 100 dBm的信号强度）;为获得稳定和准确的噪声密度读数，选择最优的分辨带宽
（RBW）与视频带宽（VBW），使频谱仪上的基底噪声看起来比较干净。视频带宽越小，频谱仪上显示的基底噪声越
小，Pout读数越准确。
只要频谱分析仪允许，这种方法可以适用于任何频率范围。通常噪声分析仪在超低的噪声测量中准确度更高一些。对于系统增
益非常高、噪声系数非常高的场合，这种方法也很准确。最大的限制来自于频谱仪的噪声基底。
3 Y系数法
Y系数法是测量噪声系数的一种典型方法。Y系数是指当被测件（DUT）的输入端处于2个不同的资用噪声功率时，在DUT的
输出端得到的2个相应的资用噪声功率之比。噪声源是Y系数法测量必不可少的设备，噪声源是能产生2种不同噪声功率的噪声
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