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ApplicationNote 应用笔记

差分网络噪声系数的测试方法研究

Measuring Differential Noise Figure

作者：Jon Martens，Anritsu Co., Morgan Hill, Calif.
译者：陈刚，安立通讯科技(上海)有限公司

近 年来，随着差分网络在接收机和发射机中 大，包括在毫米波领域，对差分(有些场景下称
的广泛应用，差分噪声系数的测量方法逐
为共模)噪声系数的测量有着迫切的需求。虽然
[1]
渐成为一个重要的研究课题。在一些差分噪声 对差分噪声系数这一概念的定义还有些争议 ，
系数的测量方法中，有的通过巴伦把差分网络 但根据之前文献的描述，可以将其定义为：在
结构的待测件变成单端网络结构，再用去嵌入 IEEE规定的T 0 =290K温度条件下，在给定模式
的方法消除巴伦的影响，还有的直接将差分网 下的输出噪声功率与同样模式下输入端不相干
络当成单端网络进行噪声系数测量。尽管这种 的负载的输出噪声功率之比。不相干负载输入
借助巴伦的方法测量结果可能是准确的，但这 的假设是可行的，而且它会在任何处于热平衡
[2]
种方法忽略了巴伦对相干噪声的微小影响，也 的无源网络中出现 。如文献[3]中所述，测量在
使用户忽略了对待测件有系统影响的多模特性 这种模式下的输入端负载引入的输出噪声需要
的研究。而将差分待测件直接视为单端输出则 适当的增益。基本的噪声功率测量有很多种方
[4]
完全忽略了端口之间的相干性。通过采用一种 法，本文所用的将会是冷源法 ，这种方法采用
不过于复杂，同时更为精细的待测件相干性的 对噪声进行均方和处理的绝对功率校准。本文
分析方法，从而有时会得到更准确的结果，并 中假定矢量网络分析仪是一台接收机。通过压
对待测件特性有更清晰的刻画。本文将分析这 缩接收机的校准系数，从而保证功率精度和泄
种测量方法，阐述这种改进的测量方法在是否 漏信号修正，并得到下列方程：
有巴伦的两种情况下，噪声系数的测量结果会
有1dB以上的差异。
随着差分器件的不断发展和市场需求的扩 其中，b i 表示矢网的i端口接收到的电磁
波，*表示共轭复数，N表示测量次数。通常
地，为了避免数据波动，N值非常大，但不会
太大以至于对待测件漂移有影响（通常N是数
千）。在许多其他的接收机和仪器的噪声计算
中，也会采用类似的方法。
有些常用的方法会被用于差分噪声的测
量。其中最为普遍的方法就是用巴伦连接在四
端口网络的输出端，将四端口转换成双端口网
络进行噪声功率测量，最后将巴伦的插损去嵌
扣除。但是这种方法还存在部分问题：找到一
款频率带宽足够宽的巴伦，尽管近年来这一问
题相对简单了；但还需要面对如何将巴伦与晶
(a) 元芯片或者测试夹具相连。如上所述，解决巴
伦方法的这些瑕疵还需要假以时日。
另一种方法是把待测件直接当做单端网络
进行测量，即测量其中一个端口，另一个端口
接负载，最终进行加权平均，得到噪声功率。
对于某些器件来说，这种方法很合适，同时也
能说明这些器件的输出噪声是不相干的。如果
这个器件的噪声结构模型如图1(a)所示，那么
这种方法就非常合理了，因为两路噪声之间没
有公共节点，同时耦合也很弱。事实上，有相
(b) 当数量的差分放大器用的正是这种结构设计。
图1：差分待测件拓扑结构示意图 ：(a)噪声不相 但是，如果噪声结构模型是一个差分对(如图
干结构图；(b)噪声相干结构图。 1(b))，那这种方法就存在较大问题。那么，是

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