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多通道射频接收机测量噪声系数的新方法

   2010-04-07 哈工大深圳研究生院通信工程研究中心 吴鸣鸣 张钦宇 路雪莲2100

  这种特性可利用PIN开关设计。PIN开关是利用PIN二极管不同偏置下电特性制成的射频半导体控器件。它具有优良的开关特性:当PIN二极管正向直流偏置时对射频信号呈近似短路状态;当PIN二极管反向偏置时对射频信号呈近似开路状态。PIN二极管开关具有控制速度快、损耗小、功率容量大的特点。

  如图1所示,在每一路通道放置一个单刀单掷射频开关,每个开关均有一根控制线控制其通断。通过对8路控制线设置选择惟一的1路导通即可实现八选任一路的切换。

  用矢量网络仪R&S ZVB4测量该射频开关的频率范围、插入损耗及隔离度,结果如图2所示:


  图2为本文所设计的射频开关在中心频率为63.6 MHz,带宽为120 MHz下的特性,图2为开关导通时的S21曲线。图2的上方曲线为开关截止时的S21,下方曲线为截止时的S22(反映输出端的反射特性)。由图知该开关在导通状态下的插入损耗仅为-0.259 dB;而在隔离状态下中心频率附近的传输损耗为-32.205 dB,且输出端的反射系数为-34.568 dB。说明该开关在以接收机的工作频率为中心频率的宽带范围内具有良好的导通和截止特性,且在截止状态下输出端匹配良好。因为接收机只工作在中心频率附近的窄带范围,故此开关设计指标符合要求,且性能比设计指标更为优越。

  3接收机噪声测试结构及具体方法

  接收机所接收到的信号的载波频率为63.6 MHz的窄带信号,故只需测量中心频率63.6 MHz,带宽范围较小的噪声特性。噪声测试需要测量出每一级的噪声系数,而接收机的每一级的噪声系数及增益各有不同,为了测量的准确性,必须用使用不同的测量方法。


 由于低噪放的噪声系数较小,可以直接用噪声系数仪测量。实验中用Agilent公司生产的N8973A噪声仪进行测量,由于接收机所使用的低噪放直流供电在输出端,而噪声系数仪的输入端不能直接接直流电,故测量时要在放大器的输出接隔直电容再连入噪声仪。

  对于接收机中噪声系数较大的网络,需要用上文提到的优化Y因子的测量方法,由于接收机本身的构造以及此种方法中需要放大器工作在放大/不放大2 种状态,测量中需要设计控制电路来达到测量要求。如图3,虚线方框内为实验设计的通道切换和前置放大器控制电路、方框外为接收机模型、放大器输入端用50 Ω替代接收线圈提供噪声输入,同时为了简化框图,只画出接收机的放大器后2级。在MRI射频接收机中,为低噪声放大器供电的电压(DC+10 V,如图3所示)是从系统的RF芯线即信号线引出的,测试设计中在每一路放置1个直流开关(K1~K8)控制放大器供电电压的通断。C3为隔直电容, L1,L2起到阻断射频信号,导通直流的作用,当某一路直流开关K闭合,10 V直流电压通过L2,L1到达放大器输出端,为放大器供电,使该路处在噪声放大状态。当K断开时放大器无供电电压,起不到噪声放大作用。控制直流开关K的通断即可为接收机的每一级测试提供冷热噪声源。

 
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