本文是詳細討論現(xiàn)代射頻無線接收機噪聲因子的第二部分。在第一部分，我們討論了噪聲系數(shù)的一般概念，以及產品定義和電路設計者如何利用噪聲系數(shù)表示噪聲性能要求。噪聲系數(shù)也用于預測接收機系統(tǒng)的總體靈敏度。我們也介紹了級聯(lián)接收機的噪聲系數(shù)計算。本文中我們集中討論適用于混頻器的Y因子測量法。我們闡述哪種測量方法適用于第一部分得出的級聯(lián)公式。我們也探討了測量方法的一些變體，可用于獲得混頻器SSB噪聲系數(shù)的近似。

噪聲溫度

為了討論Y因子測量法，有必要引入噪聲溫度的概念。在之前的公式中，我們采用了公認的結論：給定溫度下電阻產生的噪聲功率譜密度為kT，單位為W/Hz，式中k是波爾茨曼常數(shù)，T是絕對溫度。如果我們假設裝置無噪聲，并且附加噪聲功率譜密度由輸入端的噪聲溫度高于基準溫度的等效值來表示，就有可能考慮裝置中的全部噪聲源，噪聲因子可與等效溫度Te,關聯(lián)起來，公式為F=1+Te/T0，其中T0定義為基準噪聲溫度290K。顯然，噪聲因子1由裝置的等效噪聲溫度0K表示，而噪聲因子2由Te=290K表示。

Y因子

噪聲系數(shù)的Y因子測量法1需要使用校準的噪聲源，噪聲源具有兩種截然不同的噪聲溫度，取決于裝置是否存在直流電源。校準源具有特征超噪比(ENR)，定義為：

ENRdB=10log10 [(TSON-TSOFF)/T0]

式中，TSON為噪聲源在打開狀態(tài)下的噪聲溫度，TSOFF為關閉狀態(tài)下的對應值。Y因子是兩個噪聲功率大小之比，一個噪聲功率在噪聲源打開時測得，另一個在關閉時測得。

由于噪聲源的噪聲功率可直接由其噪聲溫度表示，所以我們也記作：

噪聲因子測量和計算

為了估算被測裝置(DUT)的噪聲因子，我們必須將噪聲功率測量裝置連接至DUT的輸出。設DUT的噪聲溫度為T1，儀器的噪聲溫度為T2。盡管不可能從給定讀數(shù)中消除裝置的噪聲溫度(T2)，但我們可測量DUT和儀器的組合噪聲溫度T12。由于T12=T1+T2/G1，所以可通過計算隔離T1。于是，方法就是利用直接連接至測量儀器的校準噪聲源，確定T2，得到Y因子。我們得到：

Y2=N2ON/N2OFF=(TSON+T2)/(TSOFF+T2)

上式重寫為：

根據已知的TSON和TSOFF值獲得測量裝置的噪聲溫度后，下一步是測量DUT與測量儀器級聯(lián)時的Y因子：

Y12=N12ON/N12OFF

這就能夠采用與之前相同的步驟計算得到DUT和儀器級聯(lián)的組合噪聲溫度：

T12=(TSON-Y12 TSOFF)/(Y12-1)

之前已經保存了N1ON和N1OFF，現(xiàn)在又有N12ON和N12OFF，我們就有足夠的信息來計算DUT增益：

G1=(N12ON-N12OFF)/(N2ON-N2OFF)

這就具有足夠的信息在數(shù)學上減去測量儀器噪聲溫度的影響，公式如下：

T1=T12-T2/G1

DUT之前的損耗

如果已知DUT之前的損耗，就必須消除這些損耗的影響，以獲得DUT在輸入為T1IN時的真實噪聲溫度。假設這些損耗是可吸收的，可使用以下公式：

T1IN=(T1/LIN)-((LIN-1)TL/LIN ),

式中，TL為損耗的物理溫度，LIN為待補償?shù)牟迦霌p耗，表示為大于1的線性功率比。

Y因子噪聲因子測定中，混頻器作為DUT

測量噪聲系數(shù)時使用的校準噪聲源在本質上是寬帶的，打開狀態(tài)下噪聲溫度的任何細微變化都由噪聲源內置的校準表處理，不加任何修改地使用Y因子方法即可評估混頻器的DSB噪聲系數(shù)。這是因為校準噪聲源將同時注入兩個邊帶的噪聲功率，然后兩個邊帶組合的輸出噪聲功率將影響計算Y因子所使用的輸出噪聲溫度。

Y因子法測量DSB噪聲系數(shù)的例子

為闡明討論的概念，執(zhí)行Genesys仿真，向仿真的DUT注入噪聲源，DUT為DSB噪聲系數(shù)為4.9dB、轉換增益為8.8dB的混頻器。注入的噪聲功率由變量PIN決定，該變量為掃描變量，有兩個值可?。?159dBm/Hz和-174dBm/Hz，分別表示噪聲源的開和關狀態(tài)。中頻定義為250MHz，混頻器RF端口的預期和鏡像響應在2000MHz和1500MHz(圖1)。通過仿真收集的唯一數(shù)據(表1和2)為輸入(即代替校準步驟直接連接至噪聲源)和輸出(表示測量模式)上100kHz帶寬的通道噪聲功率。

圖1. 使用Y因子法確定DSB混頻器噪聲系數(shù)的仿真原理圖。

表1. DSB混頻器測量的Y因子仿真結果

*注意，參數(shù)IL表示DUT之前的插入損耗，本例中為0dB。