一种修正噪声系数测量额外网络引入误差的方法与流程

本发明涉及噪声系数误差修正领域，具体涉及一种修正噪声系数测量额外网络引入误差的方法。

背景技术：

任何电路系统都会产生噪声，从而限制电路和系统接收和处理微弱信号的能力。噪声系数是量化电路处理微弱信号能力最为重要的参数之一，随着装备技术发展的日新月异，对低噪声器件的要求越来越迫切，对噪声系数测量精度也提出了越来越高的要求,高精度的噪声系数测量对于优化整机大小、重量、成本和性能，提高系统可靠性具有重要意义。

噪声系数通常采用噪声系数分析仪进行测量，在测量前必须使用特性精确已知的噪声源对噪声系数分析进行校准，校准后在噪声源和噪声系数分析仪的校准参考平面之间连入被测件进行测量，也就是被测件的输入端口与噪声源连接，被测件的输出端口与噪声系数分析仪的射频输入端口连接，就可以得到被测件准确的噪声系数和增益等测量参数。但是在实际的噪声系数测量应用中，在校准完成后，经常需要在被测件输入和输出端口连接其他测量附件，例如在多功能测试系统中，被测件的输入和输出端口需要与进行测量通道切换的开关连接，在校准参考平面间额外连入了微波开关等附件。在进行混频器噪声系数测量时，需要在被测件的输入或输出连接滤波器，在校准参考平面间额外引入了滤波器等附件。在进行高增益放大器测量时，校准后需要在被测件的输出连接衰减器，校准参考平面间额外连入衰减器等附件。根据具体应用的不同，可能需要在被测件的输入端口、输出端口或输入输出端口同时连入额外的附件，连入这些附件后，会导致被测件的测量平面和校准平面不重合而引入测量误差，目前噪声系数分析仪通过损耗补偿功能来去除校准后额外连接测量附件所引入的误差。

结合图1，传统的损耗补偿过程具体如下：

(1)进行测量设置，连接噪声源到噪声系数分析仪的射频输入端口进行校准。

(2)通过编辑被测件前损耗补偿表定义被测件前损耗，既被测件输入端口额外连接附件的损耗，定义时被测件前损耗只在确定离散频点给出，实际测量点对应的损耗值通过内插获取，设最终得到测量频点对应的被测件前线性损耗值为lin。

(3)定义被测件前损耗温度，此温度为被测件输入端口连接附件对应的物理温度，温度可以以℃(摄氏度)或k(开尔文)为单位输入，设最终换算得到的被测件前损耗开氏温度为tpin，单位为k。

(4)计算被测件前损耗对应的等效噪声温度tin，tin的单位为k，公式如下：

tin＝(lin-1)tpin(1)

(5)定义被测件后损耗，既被测件输出端口额外连接附件的损耗，定义时被测件后损耗只在规定离散频点给出，实际测量点对应的损耗值通过内插获取，设最终得到在测量频点的被测件后线性损耗值为lout。

(6)定义被测件后损耗温度，此温度为被测件输出端口连接附件对应的物理温度，温度可以以℃(摄氏度)或k(开尔文)为单位输入，设最终换算得到的被测件后损耗温度为tpout，单位为k。

(7)计算被测件后损耗对应的等效噪声温度tout，tout的单位为k，公式如下：

tout＝(lout-1)tpout(2)

(8)连入被测件进行测量，设测量得到包括被测件前损耗、被测件和被测件后损耗的整体级联等效噪声温度为t12，t12的单位为k，整体级联线性增益值为g12。

(9)使用损耗补偿功能进行误差修正，可以得到被测件的等效噪声温度t1和线性增益测量值g1，t1的单位为k，通过被测件的等效噪声温度t1可以计算出被测件的线性噪声系数值f1；

g1＝g12linlout(3)

至此完成被测件的损耗补偿误差修正，得到被测件准确的线性增益值g1、等效噪声温度值t1和线性噪声系数测量值f1。上述式中，g12为包括被测件前损耗、被测件和被测件后损耗的整体级联线性增益值，t12为包括被测件前损耗、被测件和被测件后损耗的整体级联等效噪声温度，单位为k，g12和t12通过步骤(8)测量得到；lin为被测件前线性损耗值，通过步骤(2)定义得到；lout为被测件后线性损耗值，通过步骤(5)定义得到；tin为被测件前损耗对应的等效噪声温度，通过步骤(4)获取；tout为被测件后损耗对应的等效噪声温度，通过步骤(7)获取；t0称为等效噪声温度，等于290k。

但是目前这种方法主要存在以下缺点：

(1)通过附件的插入损耗和物理温度确定附件对应的噪声系数，只有当附件的损耗是由阻性损耗引起时，例如附件是衰减器、电缆时，这种方法才是正确的，此时可以根据附件的插入损耗和物理温度确定附件自身的噪声系数，但是如果附件的损耗是由电抗性损耗引起的，例如附件是滤波器，或者连接的附件是有源器件时，此时附件的噪声系数与附件的插入损耗和物理温度间没有严格的对应关系，此时通过损耗补偿功能修正校准后额外连接附件带来的影响时，就会引入非常大的误差。

(2)连接附件对应的损耗数据需要仪器使用者通过编辑损耗补偿表格输入到噪声系数分析中，在编辑损耗补偿表前必须使用网络分析仪等其他测量仪器对所连接附件的插入损耗进行测量，使用起来非常不便。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种噪声系数分析仪根据测量定义，自主进行相关测量模式设置，自动获取被测件输入输出端口额外连接网络的线性噪声系数值和线性增益线值，用于去嵌入误差处理的修正噪声系数测量额外网络引入误差的方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种修正噪声系数测量额外网络引入误差的方法，由噪声系数分析仪通过测量获取被测件前网络的线性增益gin和线性噪声系数fin，被测件后网络的线性增益gout和线性噪声系数fout，具体去嵌过程如下：

(1)设置测量条件，并设置校准后被测件的输入和输出端口是否需要连接额外网络；

(2)根据测量设置定义，噪声系数分析仪自动设置进行被测件前网络的噪声系数和增益测量所需的各测量参数；

(3)用户根据测量频率设置选取噪声源并输入所使用噪声源的超噪比后，连接噪声源到噪声系数分析仪的射频输入端口进行校准；

(4)完成校准后，在噪声源和噪声系数分析仪的射频输入端口间连入被测件前网络进行测量，获取被测件前网络的线性噪声系数值fin和线性增益值gin；

(5)根据测量模式设置，自动设置进行被测件后网络的噪声系数和增益测量所需的各测量参数；

(6)用户根据测量频率设置选取噪声源并输入所使用噪声源的超噪比后，连接噪声源到噪声系数分析仪的输入端口进行校准；

(7)完成校准后，在噪声源和噪声系数分析仪的射频输入端口间连入被测件后网络进行测量，获取被测件后网络的线性噪声系数值fout和线性增益值gout；

(8)根据测量模式设置，噪声系数分析仪自动设置进行被测件测量校准时的各测量参数；

(9)用户根据测量频率设置选取噪声源并输入所使用噪声源的超噪比后，连接噪声源到噪声系数分析仪的射频输入端口进行校准，获取噪声系数分析仪自身的测量误差；

(10)根据测量模式设置，噪声系数分析仪自动设置进行被测件噪声系数测量时的各测量参数；

(11)用户根据测量频率设置选取合适的噪声源并输入所使用噪声源的超噪比后，连接噪声源、被测件前网络、被测件和被测件后网络进行测量，通过误差修正获取包括被测件前网络、被测件和被测件后网络的整体级联线性噪声系数值f12和整体线性增益值g12；

(12)通过去嵌处理，得到被测件的线性噪声系数值f1和线性增益值g1，式如(6)和(7)所示：

fin和gin为被测件前网络的线性噪声系数值和线性增益值；fout和gout为被测件后网络的线性噪声系数值和线性增益值；f12和g12为包括被测件前网络、被测件和被测件后网络的整体级联线性噪声系数值和线性增益值。

优选地，设置的测量条件包括测量模式、频率、扫描点数和分辨率带宽。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明提出的方法可以自动获取被测件输入和输出端口校准后额外连接网络的线性噪声系数和线性增益特性，用户仅需要定义被测件输入和输出端口是否连接额外的附加网络，用户校准程序根据用户定义自动对噪声系数分析仪进行设置，获取额外连接网络的线性噪声系数值和线性增益测量值，无需用户获取和手动输入额外连接附加网络的特性，所有附加网络的特性都是在对应测量频点测量获取，去除了传统损耗补偿时引入的内插误差，大大简化了噪声系数的测量过程，提高噪声系数测量精度。

(2)本发明提出的方法去除了传统损耗补偿误差修正方法要求额外连接的附件网络必须是阻性网络的限制，可以是任意类型的网络，大大提高噪声系数测量的灵活性和精度。

附图说明

图1为传统损耗补偿误差模型；

图2为去嵌误差模型。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

结合图2，一种修正噪声系数测量额外网络引入误差的方法，由噪声系数分析仪通过测量获取被测件前网络的线性增益gin和线性噪声系数fin，被测件后网络的线性增益gout和线性噪声系数fout，具体去嵌过程如下：

(1)设置测量模式、频率、扫描点数和分辨率带宽等测量条件，并设置校准后被测件的输入和输出端口是否需要连接额外网络。

(2)根据测量设置定义，噪声系数分析仪自动设置进行被测件前网络的噪声系数和增益测量所需的各测量参数。

(3)用户根据测量频率设置选取噪声源并输入所使用噪声源的超噪比后，连接噪声源到噪声系数分析仪的射频输入端口进行校准。

(4)完成校准后，在噪声源和噪声系数分析仪的射频输入端口间连入被测件前网络进行测量，获取被测件前网络的线性噪声系数值fin和线性增益值gin。

(5)根据测量模式设置，自动设置进行被测件后网络的噪声系数和增益测量所需的各测量参数。

(6)用户根据测量频率设置选取噪声源并输入所使用噪声源的超噪比后，连接噪声源到噪声系数分析仪的射频输入端口进行校准。

(7)完成校准后，在噪声源和噪声系数分析仪的射频输入端口间连入被测件后网络进行测量，获取被测件后网络的线性噪声系数值fout和线性增益值gout。

(8)根据测量模式设置，噪声系数分析仪自动设置进行被测件测量校准时的各测量参数；

(9)用户根据测量频率设置选取噪声源并输入所使用噪声源的超噪比后，连接噪声源到噪声系数分析仪的射频输入端口进行校准，获取噪声系数分析仪自身的测量误差。

(10)根据测量模式设置，噪声系数分析仪自动设置进行被测件噪声系数测量时的各测量参数。

(11)用户根据测量频率设置选取合适的噪声源并输入所使用噪声源的超噪比后，连接噪声源、被测件前网络、被测件和被测件后网络进行测量，通过误差修正获取包括被测件前网络、被测件和被测件后网络的整体级联线性噪声系数值f12和整体线性增益值g12。

(12)通过去嵌处理，得到被测件的线性噪声系数值f1和线性增益值g1，式如(6)和(7)所示：

fin和gin为被测件前网络的线性噪声系数值和线性增益值；fout和gout为被测件后网络的线性噪声系数值和线性增益值；f12和g12为包括被测件前网络、被测件和被测件后网络的整体级联线性噪声系数值和线性增益值。

该方法可以自动获取被测件输入和输出端口校准后额外连接网络的线性噪声系数和线性增益特性，用户仅需要定义被测件输入和输出端口是否连接额外的附加网络，用户校准程序根据用户定义自动对噪声系数分析仪进行设置，获取额外连接网络的线性噪声系数值和线性增益测量值，无需用户获取和手动输入额外连接附加网络的特性，所有附加网络的特性都是在对应测量频点测量获取，去除了传统损耗补偿时引入的内插误差，大大简化了噪声系数的测量过程，提高噪声系数测量精度。

该方法去除了传统损耗补偿误差修正方法要求额外连接的附件网络必须是阻性网络的限制，可以是任意类型的网络，大大提高噪声系数测量的灵活性和精度。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。