工程師2 發表於 2018-05-03 10:41:00
無處不在的噪聲是射頻和微波設計師的敵人，對此不應感到驚奇。噪聲限制了通信接收器檢測弱信號的能力，從而妨礙設計師實現最佳的接收器性能。傳輸信 號中的噪聲惡化了性能，不僅是對傳輸信號，而且同樣是對周圍的頻譜。由於噪聲是普遍存在的，多年以前，射頻和微波行業就建立了一個稱為噪聲係數的測量參 數，以定量元件或系統給通過它的信號增加了多少噪聲。
雖然噪聲係數是一種用於描述射頻和微波系統噪聲和接收器靈敏度的參數，但它也是最重要和廣泛使用的參數。對於各次測量和使用不同儀器的測量，噪聲係數測量總是要求高精度和重複性。精度和重複性保證了元件和子系統製造商和他們的客戶所進行規定性能測量的一致性。
作為測量參數的噪聲係數早在二十世紀四時年代就開始使用，工程師Harold Friis把它定義為用分貝（dB）表示的射頻或微波器件輸 入處的信噪比（SNR）除以輸出處的SNR。從它的名稱可知，SNR是在給定傳輸環境中的信 號電平與噪聲電平之比。SNR越高，就有越多的信號超過噪聲， 使信號更容易檢測。因此噪聲係數是越低越好，因為在理想情況下，微波元件、子系統或系統應沒有噪聲施加到通過的信號上。但實際上所有電子器件都會增加一些 噪聲，疊加最低噪聲的是最好的器件，這些器件有最低的噪聲係數。
不 管如何估計噪聲係數對系統整體性能和成本的重要性都不會過高。例如，把直播衛星的噪聲係數降一半，即從2dB降到1dB，與把衛星轉發器的功率增加25% 在性能上有相同的效果。顯然，製造商會發現增加空間發射機功率的成本要遠遠高於改進地面站接收器低噪聲放大器（LNA）性能。
在衛星接收器生產線中，只需調整阻抗電平或選擇適合的電晶體，就能把噪聲係數降低1dB。1dB噪聲係數的降低與增加天線25%的面積有同樣效果。增加天線尺寸也增加了成本，加大了操縱和支持機構的體積和重量，對於有美學考慮的DBS這類應用，這樣的天線是太大了。
在無線通信系統中，具有低噪聲係數的基站可減小與之通信的移動臺發射功率，這對於電池壽命，大小和重量都有積極的影響。
在發射機設計中噪聲也極為重要。例如，無線基站線性功率放大器中過高的噪聲會降低鄰道接收質量，也就是達不到規章對幹擾的要求。
有幾種技術和儀器可用於噪聲係數的測量，從專用噪聲係數分析儀到頻譜分析儀，網絡分析儀和真有效值功率計。如所預期的，專用的噪聲係數分析儀提供最低的測量不確定度，其次是頻譜分析儀（如果配備前置放大器）。
Keysight ESA-E系列經濟型頻譜分析儀帶有可選的集成前置放大器（選件1DS），可根據分析儀的頻率範圍提供10MHz至1.5GHz或3GHz的噪聲係數測 量。Keysight ESA-E系列頻譜分析儀是PSA系列高性能頻譜分析儀和 Keysight NFA系列噪聲係數分析儀的補充。如果您的應用只需要中等性能的頻譜分析工具，它就是最物美價廉的解決方案。過去使用頻譜分析儀測量噪聲係數需要許多步驟 和若干數學計算，這是繁雜和容易出錯的過程。現在，ESA-E系列新的噪聲係數測量專用件實現了包括計算在內的整個過程自動化。這是非常精確和易於使用的 解決方案。新的測量專用件是頻譜分析儀豐富通用能力環境的集成部分，包括單鍵功率測量，以及與89601A VSA軟體連結的相位和調製分析。
若要求更高的頻譜分析能力和優異的儀器不確定度，用戶可選擇PSA系列頻譜分析儀。PSA有您期望於高性能頻譜分析儀的所有功能，以及與ESA-E系列同一 用戶界面的噪聲係數測量專用件。因此，客戶能無縫地從一種儀器轉到下一種儀器，而不必擔 心還要去熟悉儀器間的細微差別。
ESA- E系列和 PSA 系列頻譜分析儀的用戶可能會認為不再需要專用的噪聲係數分析儀。但所有這三種儀器都有各自適應的環境。
頻譜分析儀是設計師手中最常用和功能最全的測量工具，幾乎在每一張測試臺上都能找到它。例如可首先定位寄生信號，然後測量器件在無幹擾噪聲測量頻率處的噪聲 係數。這樣，帶噪聲係數測量專用件的ESA-E系列就成為要以經濟價格得到眾多測量能力設計師的理想解決方案。這是業內最靈活的頻譜分析儀，它帶有插卡箱 結構，完全適應對定製能力的要求。PSA系列是靈活性、速度、精度和動態範圍的優異組合，可提供最先進的頻譜分析功能。
而噪聲係數分析儀是完全針對應用的儀器，僅用於測量噪聲係數、增益和相關量。與頻譜分析儀及其它儀器相比，噪聲係數分析儀更快，更易用、精度更高、頻率範圍更寬。因此是 得到所可能最好不確定度的最高端的選擇，特別是對於3GHz以上頻率。在給出達26.5GHz全部性能指標的儀器中，最快和最精確的儀器是 Keysight NFA 系列噪聲係數分析儀。
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