估计器件引入的噪声的方法和装置制造方法
【专利摘要】本文公开了测量DUT的性质的装置和方法，该DUT通过将输入信号施加于该DUT的信号增益和该DUT引入的DUT噪声谱来表征。该装置包括第一和第二测量通道和控制器。该第一和第二测量通道通过对于不同通道相互不同的增益和噪声谱来表征，生成第一和第二测量信号。当将输入信号施加于该DUT的输入时，该控制器测量第一和第二测量信号的乘积的平均值，该控制器提供独立于第一和第二测量通道中的噪声谱、该DUT的输出的信噪比的度量。四通道实施例减少了测量DUT的增益和噪声谱所需的校准的次数。
【专利说明】估计器件引入的噪声的方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及估计器件引入的噪声的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 器件测试的一个目的是测量该器件对该器件是其中的组件的电路贡献的噪声。例 女口，像通过电压增益和噪声功率谱密度Na表征的放大器那样的受测器件值UT)的噪声因子 或噪声因数是表征该DUT提供的噪声贡献的一种方式。器件测试的另一个目的是在工作信 号而不是测试信号通过DUT的同时监视该DUT的噪声贡献。
[0003] 作出该样噪声测量的方法利用也将噪声引入测量中的实验装置；因此，必须使用 某种方法将测量装置本身引入的噪声贡献与DUT贡献的噪声分开。依靠测量装置校准的方 法在技术上是已知的。但是，校准过程是费时的，可能限制DUT测量的精度。另外，在测量 装置提供的配置中DUT测量局限于测量装备提供的信号。该些测量可能无法精确表示利用 用在真正电路上的工作信号操作的实际电路中DUT的噪声性能。
【发明内容】
[0004] 本发明包括测量第一 DUT的性质的方法和装置，该第一 DUT通过第一 DUT输入、第 一 DUT输出、第一 DUT信号增益和该第一 DUT引入的第一 DUT噪声谱来表征。该装置包括 第一和第二测量通道和控制器。该第一测量通道生成通过第一增益和该通道引入的第一噪 声谱表征的第一测量信号，该第一测量通道与该第一 DUT输出禪合。该第二测量通道生成 通过第二增益和该通道引入的第二噪声谱表征的第二测量信号，该第二测量通道与该第一 DUT输出禪合。当输入信号是该第一DUT输入时，该控制器测量第一测量信号和第二测量信 号的频谱的叉积的平均值，该控制器提供离开该第一 DUT输出的信号的信噪比（SNR)的度 量，该度量独立于第一测量通道和第二测量通道中的噪声谱。
[0005] 在本发明的一个方面中，该控制器使用具有已知噪声谱的输入信号确定包括第一 和第二测量信号的乘积的平均值的第一校准乘积。将该第一校准乘积用于生成第一 DUT的 SNR测量。在另一个方面中，该控制器使用由短接第二DUT的输入和输出的直通连接组成的 第二DUT确定包括第一和第二测量信号的乘积的平均值的第二校准乘积。将该第二校准乘 积用于生成第一 DUT的增益和第一 DUT引入的噪声谱的测量。
[0006] 在本发明的另一个方面中，该装置包括第H和第四测量通道。该第H测量通道生 成通过第H增益和该通道引入的第H噪声谱表征的第H测量信号。该第H测量通道与该第 一DUT的输入禪合。该第四测量通道生成通过第四增益和该通道引入的第四噪声谱表征的 第四测量信号。该第四测量通道与该第一 DUT输入禪合。当将输入信号施加于该第一 DUT 的输入时，该控制器测量第H和第四测量信号的乘积的平均值，W及两个交叉平均值包括 第一或第二测量信号之一的频谱与第H或第四测量信号之一的叉积的平均值。该控制器提 供独立于第一、第二、第H和第四测量通道中的噪声谱、和独立于使用不同DUT的任何单独 校准测量的第一 DUT输出的SNR的度量。
[0007] 在第四测量通道实施例的又一个方面中，当第一 DUT被包括第二DUT的输入与第 二DUT的输出之间的短路的第二DUT取代时，该控制器测量第H和第四测量信号的平均值。 该装置进一步包括测量来自第二DUT的输出功率的功率计。该控制器从对第一和第二DUT 的测量中生成第一 DUT的增益和噪声谱的度量。
[0008] 在本发明的再一个方面中，第一噪声谱和第二噪声谱包含相互关联的分量。该控 制器提供校正关联分量的交叉谱测量的校正值。在一个方面中，该校正值通过用将第二DUT 的输入与第二DUT的输出短接的第二DUT取代第一 DUT来确定。
【专利附图】
【附图说明】
[000引图1例示了利用谱密度Na讯从引入噪声的DUT中测量噪声贡献的测试系统；
[0010] 图2例示了按照本发明的测量装置的一个实施例；
[0011] 图3例示了按照本发明的测量装置的四通道实施例；
[001引图4例示了本发明的四通道实施例的一种校准装置拟及
[0013] 图5例示了可W测量和使用来自关联噪声源的贡献来校正噪声测量的方式。
【具体实施方式】
[0014] 本发明使用相干测量接收器来消除不相干噪声源贡献。相干测量通道共享公用采 样时钟，W及如果是RF降频转换，则还共享公用本机振荡器或公用频率源。可W利用基于 两个、H个或四个相干通道的方法。该样的相干通道是网络分析器、观测设备、数字化器、和 多通道RF接收器的一部分。
[001引就当前讨论而言，将DUT的噪声因子定义成输入信号的SNR除W输出信号的SNR。 为了简化如下讨论，假设DUT是增益随频率而变的放大器。该放大器引入也随频率而变的 噪声。在如下讨论中用NA(f)表示噪声谱密度。
[0016] 现在参照图1，其例示了利用谱密度NA(f)从引入噪声的DUT12中测量噪声贡献的 测试系统。DUT12包括用Ad(〇表示的增益随频率而变的增益级。DUT12用引入具有谱密度 Ns(f)的噪声的信号源14来模拟。DUT12的输出通过具有仪器增益Ac(f)，W及引入具有谱 密度Ne")的噪声的仪器16来测量。因此，仪器16的输出包括来自信号源、DUT、和仪器本 身的噪声贡献。为了提供来自DUT的噪声贡献的度量，必须除去对Y的其它噪声贡献。
[0017] 在现有技术中，干扰噪声源的贡献通过校准接收器和信号源W便获取噪声函数 Ns(f)和Nc(f)的测量来减小。假设该些干扰噪声源是无关联的，则可W从测量Y谱中减去 该些贡献来获取Na(〇的度量。但是，该种做法受提供干扰噪声谱密度函数的测量的校准 过程的精度限制。
[0018] 现在参照图2,其例示了按照本发明的测量装置的一个实施例。为了简化表示和方 程，将不明确示出各种函数的频率相关性。在该个示范性实施例中，接收器具有测量DUT12 的输出的两个独立通道。通道21用增益Aw和噪声谱密度Nm表征。通道22用增益Ac2和 噪声谱密度Nc2表征。假设Nw和Nc2是无关联的。通过在控制器中测量像两个通道的输出 的交叉关联谱那样的两个通道的频谱的叉积的平均值，消除Nw和Nc2的噪声贡献，因此，不 再需要上面讨论的校准之一。但是，仍然必须确定信号源的噪声谱。控制器25可W是包括 通用计算机和/或像信号处理电路那样的专口硬件的任何适当数据处理系统。
[0019] 在一种感兴趣的情况下，用终止电阻取代信号源14。在该种情况下，信号源的噪声 谱是已知的，即，kT噪声。该种噪声被DUT12放大，因此，
[0020]
【权利要求】
1. 一种测量第一 DUT的装置，所述第一 DUT通过第一 DUT输入、第一 DUT输出、第一 DUT 信号增益和该第一 DUT引入的第一 DUT噪声谱来表征，所述装置包含： 第一测量通道，所述第一测量通道生成通过第一增益和该通道引入的第一噪声谱表征 的第一测量信号，所述第一测量通道与所述第一 DUT输出耦合； 第二测量通道，所述第二测量通道生成通过第二增益和该通道引入的第二噪声谱表征 的第二测量信号，所述第二测量通道与所述第一 DUT输出耦合；以及 控制器，当输入信号是所述第一 DUT输入时，所述控制器测量所述第一测量信号和所 述第二测量信号的频谱的叉积的平均值，所述控制器提供离开所述第一 DUT输出的信号的 信噪比（SNR)的度量，所述度量独立于所述第一噪声谱和所述第二噪声谱。
2. 如权利要求1所述的装置，进一步包含： 第三测量通道，所述第三测量通道生成通过第三增益和该通道引入的第三噪声谱表征 的第三测量信号，所述第三测量通道与所述第一 DUT输入耦合；以及 第四测量通道，所述第四测量通道生成通过第四增益和该通道引入的第四噪声谱表征 的第四测量信号，所述第四测量通道与所述第一 DUT输入耦合，其中 当将输入信号施加于所述第一 DUT输入时，所述控制器测量所述第三和第四测量信号 的频谱的叉积的平均值，两个交叉平均值包含所述第一或第二测量信号之一的频谱与所述 第三或第四测量信号之一的频谱的叉积的平均值，所述控制器提供独立于所述第一、第二、 第三和第四噪声谱和独立于使用不同DUT的任何单独校准测量的来自所述第一 DUT输出的 输出信号的SNR的度量。
3. 如权利要求2所述的装置，其中当所述第一 DUT被第二DUT取代时，所述第二DUT 包含到所述第二DUT的输入与所述第二DUT的输出之间的短路，所述控制器测量所述第三 和第四测量信号的频谱的叉积的平均值，以及其中所述装置进一步包含测量来自所述第二 DUT的输出功率的功率计，所述控制器从对所述第一 DUT的所述测量和对所述第二DUT的所 述测量中生成所述第一 DUT信号增益的度量和所述第一 DUT噪声谱的度量。
4. 一种操作装置以测量第一 DUT的方法，所述第一 DUT通过第一 DUT输入、第一 DUT输 出、第一 DUT信号增益和该第一 DUT引入的第一 DUT噪声谱来表征，所述方法包含： 生成通过第一增益和第一测量通道引入的第一噪声谱表征的第一测量信号，所述第一 测量通道与所述第一 DUT输出耦合； 生成通过第二增益和第二测量通道引入的第二噪声谱表征的第二测量信号，所述第二 测量通道与所述第一 DUT输出耦合； 当将输入信号施加于所述第一 DUT输入时，使所述装置测量所述第一测量信号和所述 第二测量信号的频谱的叉积的平均值；以及 提供独立于所述第一和第二噪声谱、从所述第一 DUT输出输出的信号的SNR的度量。
5. 如权利要求4所述的方法或如权利要求1所述的装置，包含使用具有已知噪声谱的 输入信号确定包含所述叉积的所述平均值的第一校准乘积，将所述第一校准乘积用于生成 所述第一 DUT的SNR测量。
6. 如权利要求5所述的方法或装置，包含使用第二DUT确定包含所述第一测量信号和 所述第二测量信号的所述叉积的所述平均值的第二校准乘积，所述第二DUT包含短路所述 第二DUT的输入和所述第二DUT的输出的直通连接，将所述第二校准乘积用于生成所述第 一 DUT信号增益和所述第一 DUT噪声谱的测量。
7. 如权利要求4所述的方法，进一步包含： 生成通过第三增益和第三测量通道引入的第三噪声谱表征的第三测量信号，所述第三 测量通道与所述第一 DUT的所述输入耦合； 生成通过第四增益和第四测量通道引入的第四噪声谱表征的第四测量信号，所述第四 测量通道与所述第一 DUT的所述输入耦合； 当将输入信号施加于所述第一 DUT的所述输入时，测量所述第三和第四测量信号的频 谱的叉积的平均值，两个交叉平均值包含所述第一或第二测量信号之一的频谱与所述第三 或第四测量信号之一的频谱的叉积的平均值；以及 提供独立于所述第一、第二、第三和第四噪声谱和独立于使用不同DUT的任何单独校 准测量的所述第一 DUT的输出的SNR的度量。
8. 如权利要求7所述的方法，包含当所述第一 DUT被第二DUT取代时，所述第二DUT包 含到第二DUT的输入与所述第二DUT的输出之间的短路，测量所述第三和第四测量信号的 频谱的乘积的平均值，以及其中所述方法进一步包含测量来自所述第二DUT的输出功率， 并从对所述第一 DUT和所述第二DUT的所述测量中生成所述第一 DUT信号增益和所述第一 DUT噪声谱的度量。
9. 如权利要求4所述的方法或如权利要求1所述的装置，其中所述第一噪声谱和所述 第二噪声谱包含相互关联的分量，以及所述方法或所述控制器分别对所述平均值提供校正 所述分量的校正。
10. 如权利要求9所述的方法或如权利要求9所述的装置，其中所述校正值通过用第二 DUT取代所述第一 DUT来确定，在所述第二DUT中将所述第二DUT的输入与所述第二DUT的 输出短路。
【文档编号】G01R29/26GK104422828SQ201410363645
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】R.T.卡特勒 申请人:是德科技股份有限公司