來源:射頻微波測試 作者:Knight


噪聲溫度并非是每個天線必測的指標,但是對于諸如衛星通信地面站接收天線等大尺寸天線,噪聲溫度尤為重要,因為這決定了整個接收機系統的等效噪聲溫度,繼而決定了系統的接收靈敏度。對于這類天線,其噪聲溫度并不是一成不變的,而是隨著天線的俯仰角變化的,所以測試其噪聲溫度時,往往是在一定俯仰角時測定的。本文介紹了一種測試天線噪聲溫度的新型方法,與傳統測試方法的區別在于,該方法可以修正儀表本身噪聲系數對測試結果的影響,所以具有更高的精度。

噪聲溫度與噪聲因子是描述同一物理特性的不同參數,二者是一一對應的,關系如下:

其中,F為噪聲因子(以對數形式表示,一般稱為噪聲系數),T為等效噪聲溫度,T0為常數290K。

對于兩端口器件噪聲系數的測試,一般使用Y因子法,該方法利用噪聲源開、關兩種狀態時的噪聲功率,確定Y因子,進而計算出噪聲系數。天線的噪聲系數與普通器件的噪聲系數有何區別?天線的噪聲溫度如何測試?

與普通兩端口器件不同的是,天線端口輸出的噪聲功率,不僅包含本身引入的噪聲功率,而且包含了所接收的背景輻射噪聲。正是因為這一點,天線的俯仰角不同,則天線接收的背景噪聲功率不同,那么天線端口輸出的噪聲功率也不同,所以天線的等效噪聲溫度不同。

天線噪聲溫度表征了,在給定環境和俯仰角時,天線端口輸出噪聲功率的能力!因此,可以將天線本身當作一個噪聲源,通過引入場放大器大器表示噪聲源打開,取掉場放大器大器表示噪聲源關閉,于是也可以使用Y因子法測試,這是本文介紹的測試方法的思路。

類似于Y因子法,文中介紹的天線噪溫測試方法也分為兩步:1) 頻譜儀噪聲系數的校準;2) 待測天線噪聲溫度的測試。校準與測試時,需要使用匹配負載和場放大器,而且要求精確已知場放大器的增益和噪聲系數。

1、頻譜儀自身噪聲系數校準

將匹配負載和場放大器當作噪聲源,引入場放大器時,相當于噪聲源打開;去掉場放大器時,相當于噪聲源關閉。兩種狀態時輸出的噪聲功率之比定義為Y因子,據此計算出頻譜儀本身的噪聲系數,圖1給出了頻譜儀噪聲系數校準的連接示意圖。

圖1、頻譜儀噪聲系數的校準

假設在室溫下(T0=290K)測試,當連接匹配負載時,其產生的噪聲功率為kBT0,則頻譜儀測得的噪聲功率為

式中,k為波爾茲曼常數,B為系統帶寬,GSA和FSA分別為頻譜儀的增益和噪聲因子。

當引入場放大器時,頻譜儀測得的噪聲功率為

兩式相比得

因場放大器的增益和噪聲系數已知,便可以利用上式求解出頻譜儀的噪聲系數。

2、天線噪聲溫度測試

測試思路與上面校準過程類似,將待測天線與場放大器當作噪聲源,其中引入場放大器時,相當于噪聲源打開;去掉場放大器時,相當于噪聲源關閉,測試連接示意圖如圖2所示。

圖2、天線噪聲溫度的測試

假設待測天線的噪聲溫度為TA,場放大器的增益為GLNA,噪聲因子為FLNA,則當噪聲源“關閉”時,頻譜儀測得的噪聲功率為

當噪聲源“打開”時,則滿足

二者取比值得

頻譜儀本身的噪聲因子已經通過上述校準求得,代入上式,即可求出待測天線的噪聲溫度。

下面通過一個測試實例,進一步詳細地描述整個測試過程。

選擇一個增益為20dB、噪聲系數為4.5dB的放大器作為場放大器,頻譜儀自身噪聲系數的校準按照圖1所給的連接方式,當等效噪聲源關閉和打開時,頻譜儀測得的噪聲功率如圖3所示,此處僅以1GHz處的天線噪聲溫度測試為例。為防止頻譜儀自身的噪聲系數太高而影響測試結果,校準時,需要打開頻譜儀的預放。

根據(式3),可以計算出頻譜儀在1GHz處的等效噪聲溫度約為7.34T0,對應的噪聲系數為9.2dB。

待測天線的噪聲溫度測試按照圖2所示的連接方式,圖4給出了噪聲源關閉和打開時頻譜儀測得的噪聲功率,根據(式6)最終計算的天線的噪聲溫度為1.57T0.

圖3、校準:等效噪聲源關閉與打開時的輸出噪聲功率

圖4、測試:等效噪聲源關閉與打開時的輸出噪聲功率

轉載于微波射頻網

相控陣天線的進化——共形陣天線技術發展現狀及趨勢
5G基站天線OTA測試方法研究

上一篇

下一篇

淺談天線噪聲溫度測試

本網站由阿里云提供云計算及安全服務 Powered by CloudDream
大猫招财 上海时时乐开奖控 500万彩票首页 北京十一选五走势图手机版 诺亚传说手游赚钱么 农村做手艺最赚钱 三楼闲置 怎么赚钱 河南11选5遗漏 湖南幸运赛车走势图 云南快乐10分开将结果组三 广西快乐10分怎样开奖号码 自创麻将app 二分彩是什么来的 什么手游单开赚钱吗 贵州快三预测资料 手机上有没有什么打字可以赚钱的 7星彩1154663后期号