[发明专利]测量和确定噪声参数的系统和方法

说明书

测量和确定噪声参数的系统和方法。一种示例性方法使用测试系统来测量噪声数据并且确定用于被测器件(DUT)的器件噪声模型的元件值，该测试系统包括用于向DUT呈现可控制的可变阻抗的耦合到DUT的输入的阻抗调谐器、以及耦合到DUT的输出的噪声接收器。噪声数据作为至少一个测量参数的函数被测量。所测量的数据包括从噪声接收器读取的原始噪声数据，并且被用来确定器件噪声模型的元件值。该系统可以包括器件模型的数据库。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年11月3日提交的美国临时申请No.62/074,466的权益，其整个内容通过引用并入于此。

背景技术

使器件的噪声贡献最小化在RF电路中是重要的。这从器件设计开始，并且以电路设计和系统设计而继续。被用来设计或评估器件和电路的噪声性能的参数被称为噪声参数。与s-参数一起使用的噪声参数向低噪声设计者提供他们需要的信息。

噪声参数通常包括描述器件的噪声系数如何随着阻抗匹配而变化的值的集合。注意，在本文中，阻抗和伽马(gamma)可以可互换地被使用。如本领域中已知的，它们包含等效的信息。

噪声参数一般随着与被测器件(DUT)相关联的测量参数(诸如频率、偏置或温度)而变化。测量参数是设置具体测量条件的独立激励值。器件参数包括噪声参数和s-参数，并且是通常针对测量参数的每个所期望集合而测量的值。增益参数从s-参数得出，所以也可以被考虑为是器件参数的一部分。

存在不同数学形式的噪声参数，但是一般包括四(4)个标量值的集合。通常使用的集合是：

1.Fmin＝最小噪声系数

2.Gamma_opt大小＝将会产生Fmin的最优源伽马gamma_opt的大小。

3.Gamma_opt相位＝将会产生Fmin的最优源伽马gamma_opt的相位。

4.rn＝等效噪声电阻，其确定噪声系数将随着源伽马移动远离Gamma_opt而多快地变化。

利用噪声参数的这一集合，针对任何源伽马的器件的噪声系数则一般由以下等式所描述：

F＝Fmin+4*rn*|gamma_opt-gamma_s|^2/(|1+gamma_opt|^2*(1-|gamma_s|^2))

其中gamma_s＝由DUT看到的源反射系数并且F＝噪声系数。

其他的噪声参数形式包括相干矩阵(其有多种配置)，以及由国家标准与技术研究所(NIST)使用的具有正向和反向噪声参数的集合。一般而言，所有的噪声参数形式都包含相同的基本信息。因此，如果一种形式的噪声参数是已知的，则这些噪声参数可以利用数学公式被转换为任何其他形式。

在类似于图1中所示出的设置中，噪声参数通常通过在多个阻抗条件下测量DUT来确定。偏置系统被用来将所期望的DC电压和电流施加至DUT。然后，输入开关和输出开关被设定为将DUT连接到网络分析仪，并且DUT的s-参数在阻抗调谐器被设定为Z0或匹配条件的情况下被测量。接着，输入开关和输出开关被设定为将DUT连接到噪声源和噪声接收器。阻抗调谐器然后依次地被设定到多个源阻抗，并且原始噪声数据针对每个阻抗设定利用噪声接收器被测量。原始噪声数据是直接从噪声接收器以及可能在设置中也被使用的其他设备所读取的数据。例如，偏置电压和电流可以从提供DUT偏置的电源读取，或者它们可以利用单独的电压表或电流表被读取。

图2中示出了用于噪声参数的测量的替换设置。替代使用噪声源，功率计被用来校准网络分析仪内部的噪声接收器。