使用冷源法和Y因子法进行射频噪声系数测量
2024-03-29
随着无线通讯愈加复杂，需要对射频器件进行更多测试，以确保时刻拥有好信号。今天，我们就探讨下射频领域常见的两种测试——噪声系数测试和天线开关调谐器测试。
一、噪声系数测试两种方法pk
噪声系数（NoiseFigure）是常见的射频术语，表征了信号经过一个器件后信噪比的恶化程度。
图1.IEEE给出的噪声系数定义拓扑图
Desense NF通常出现在GNSSLNA的规格书中，衡量了存在一定强干扰时被测件噪声系数恶化的程度，业界并没有给出定义，但根据测试条件，可以在噪声系数定义的基础上得到Desense NF的定义拓扑图，如图2所示，干扰频点通常为GNSS频段附近的蜂窝通信频点。
图2.Desense NF定义拓扑图
噪声系数的测试方法主要有冷源法和Y因子法。
1. 冷源法
冷源法通常对高增益的LNA最为有效，因为对于明显高于本底噪声其固有本底噪声的信号来说，信号分析仪可以更精确地测量噪声功率。
冷源法的基本原理是端接待测设备的输入，然后使用信号分析仪来测量DUT的输出噪声，如图所示。在这种情况下，输出噪声功率是DUT的增益对DUT的固有噪声进行放大后的结果。
图3.冷源法测试连接示意图
2.Y因子法
Y因子法测试中会用到噪声源，建议选择定向耦合器注入干扰信号，具有更高的隔离度，从而?；ぴ肷?。此时馈入到DUT的噪声功率，因为信号源本身也会输出一定的宽带噪声，是否对测试结果带来影响也是一个未知数。
为了进一步验证，按照图4所示的测试连接，使用NIVST（矢量信号分析与发生器）可以构建一套非常紧凑的测试系统，VST在提供干扰信号的同时，还能够测试DUT输出的噪声。DUT后面的滤波器用于滤除干扰信号，以免影响噪声功率的测试。
图4.Y因子法测试Desense NF的示意图
如果将上图中的耦合器、DUT、滤波器等当做一个整体，直接使用Y因子法测试，因为信号源输出宽带噪声的存在，并不确定是否对测试结果有影响。但是，如果将DUT输入侧的噪声来源等效为一个新的噪声源，标定出其超噪比ENR后，就可以使用Y因子法准确测试噪声系数了。
二、天线开关调谐器PeakVoltage的两大测试方法
天线开关调谐器（AntennaSwitch Tuner）广泛应用于智能移动终端设计中，用于调谐天线的工作频段，以应对日益压缩的天线净空区带来的设计挑战。
天线开关调谐器测试需要关注的参数包括：Ron、Coff、Isolation、Harmonic以及PeakVoltage。其中，Ron/Coff/Isolation都属于S参数的测试，相对简单。PeakVoltage（峰值耐受电压）则相对复杂。
PeakVoltage主要有两种测试方法——传输法和反射法。
1.传输法
传输法指的是在tuner输出端使用一个阻抗调谐器，如图5所示，通过调节阻抗改变反射系数，从而使得在DUT处形成比较强的驻波电压。这样可以缓解对射频功率的要求，使用小得多的射频功率便可以实现测试所需要的加载电压。
图5.Peak Voltage测试连接示意图
为了缓解高加载电压对射频功率的要求，传输法通常借助于图6所示的阻抗调谐器或其它失配电路引入阻抗失配形成驻波。若测试参考面处的反射系数幅度和相位合适，则可以在比较低的射频功率下达到所期望的高加载电压。
反射系数对于准确测试峰值耐受电压至关重要，幅度和相位中但凡有一个不满足要求，则加载电压就不对。反射系数的调试并不容易，最关键的是，在横向移动滑块调整相位的过程中，阻抗调谐器的驻波比也会改变，这使得整个调试相对复杂。
图6.传输法测试峰值耐受电压连接示意图
2.反射法
图7以NI矢量信号收发器(VST)为例，给出了反射法测试峰值耐受电压的连接示意图。VST集矢量信号源与矢量信号分析仪于一体，既可以产生信号，也可以分析信号。信号源本身输出的功率通常在+24dBm以内，对应的信号振幅接近5V，这对于峰值耐受电压的测试是远远不够的。因此，需要外部功率放大器对信号进行放大。
图7.反射法测试峰值耐受电压连接示意图
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