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微波網絡分析儀如何校準（zhǔn）噪聲源以確保測量準確性？

2025-04-24 11:02:54 點（diǎn）擊：

微波網絡分析儀校準噪聲源是確保噪聲係數（Noise Figure, NF）等參數測量準確性的關鍵步驟。以下從校準原理、方法、流程及（jí）注意事項等方麵詳細說明：

噪聲源的作用
- 噪聲源用於在DUT（被測設備）輸入端引（yǐn）入已知的過（guò）量噪聲比（ENR, Excess Noise Ratio），作為噪（zào）聲（shēng）測量的參（cān）考。
- ENR定義為噪聲源開啟（ON）與關閉（bì）（OFF）時的輸出噪聲功率之比，通常（cháng）由製造商提供。
校準目標（biāo）
- 消除網絡分析儀自身的噪聲貢獻（如接收機（jī）噪聲、電纜損耗等）。
- 確定噪聲源的ENR與實際輸（shū）出噪聲之間的關係，建立準確的測量基準。

原理：
將噪聲源連接（jiē）至（zhì）冷負載（如50Ω匹配負載），測量噪聲源關閉（OFF）時的噪聲功率，結合ENR計算開啟（ON）時（shí）的噪聲功率。
步驟：
1. 連接噪聲源至冷負載。
2. 測量噪聲源OFF時的噪聲功率（lǜ）（ $N_{OFF}$ ）。
3. 開啟噪聲（shēng）源，測量ON時的噪聲功（gōng）率（ $N_{ON}$ ）。
4. 計算ENR對應的（de）噪聲功率：

N_{ENR} = N_{OFF} + ENR \cdot k TB

其中，$kTB$為熱噪聲功率（$k$：玻爾茲（zī）曼常數，$T$：溫度，$B$：帶寬）。

原理：
通過測量噪聲源ON和OFF時的（de）接收機輸（shū）出功率比（bǐ）（Y因子），結合ENR計算係統噪聲溫度。
步驟：
1. 連接噪聲（shēng）源至網絡分析儀。
2. 測量噪聲源OFF時的接收機輸（shū）出功率（ $P_{OFF}$ ）。
3. 開啟噪聲（shēng）源，測量ON時的輸出功率（ $P_{ON}$ ）。
4. 計算Y因子：

Y = \frac{P _{ON}}{P _{OFF}}

T_{sys} = (Y - 1) \cdot \frac{T _{0}}{ENR}

其中，$T_0$為參（cān）考溫度（通常（cháng）為290K）。

準備工作
- 確保噪聲源和DUT連接正確，使用低損（sǔn）耗電纜。
- 設置網絡分析儀的頻率範圍、噪聲帶寬（NBW）及視頻帶寬（VBW）。
- 記錄噪聲（shēng）源（yuán）的（de）ENR值及參（cān）考溫度。
執（zhí）行校準
- 根據網絡（luò）分析儀型號選擇校準模式（如Noise Figure校準）。
- 按照提（tí）示依次測（cè）量噪聲源OFF和ON時的噪聲功率或Y因子。
- 軟件自動計算並存儲校（xiào）準係數。
驗證校準
- 使用（yòng）已（yǐ）知噪聲特性（xìng）的標準件（如校準噪聲（shēng）二極管）進行驗（yàn）證。
- 比較測量（liàng）結果（guǒ）與標稱值，確（què）保誤差在允許範圍內（如±0.5dB）。

噪（zào）聲源的穩定性
- 確保噪聲源預熱充分（通（tōng）常需15-30分鍾），避免溫度漂移。
- 定期校準噪聲（shēng）源的ENR值，使用製造商提（tí）供的校準套件。
連接與損耗
- 使用低損耗電纜和高質量（liàng）連接器，減少信號衰減。
- 測量並補償電纜損耗（hào），避免校準誤差。
環境影響
- 在恒溫、低電磁幹擾環（huán）境下進行校準。
- 避免陽光直射或熱源附（fù）近操作。
網絡分析儀設置
- 選擇合適的噪聲（shēng）帶寬（NBW），通常（cháng）為測量帶寬的3-5倍。
- 關閉視頻帶寬（VBW）或設置為較大值，避免噪聲平（píng）均化。
校準周期
- 根據使用頻率，建（jiàn）議每（měi）3-6個月校準（zhǔn）一次噪聲源（yuán）。
- 更換連（lián）接器或電纜後需重新校準。

通過（guò）嚴格的校準流程，可確保微（wēi）波網絡分析儀在噪聲係數、增益壓縮等參數測量中的準確性，滿足5G、雷達及高（gāo）速（sù）通信係統的（de）測試需求。