使用窄带补偿的噪声指数测量的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]噪声指数(NF)是一种广泛使用的测度，用于描述经过电网络的信号中出现的信噪比(SNR)退化。网络的噪声因子(F) —般定义为输入SNR除以输出SNR:F = (S1M)/(S0/N0)，其中，S1 =输入信号功率，S。=输出信号功率，N 1 =输入噪声功率，N。=输出噪声功率。NF是以分贝表示的噪声因子:NF = KWog(F)。
[0002]对于非无源的电子组件，显著的退化源是从内部的有源器件(例如晶体管)生成的噪声。于是，NF测量一般是研究和开发中的器件特性以及制造中的工艺验证的必要部分。
[0003]两种技术通常用于测量NF:Y因子法和冷源法。Y因子法(也称为热/冷源法)是主流的方法，其对于基于噪声指数分析器和谱分析器的解决方案是最常见地进行实现的。Y因子法使用校准的噪声源，其包括噪声得到优化的可以导通和截止的雪崩二极管。该二极管后面接着衰减器，其确保良好的输出匹配。
[0004]在二极管没有施加偏置的情况下(即处于冷状态)，噪声源生成与室温端接(terminat1n)相同的噪声。在偏置施加到二极管的情况下(即处于热状态)，所得到的雪崩击穿形成超过并且高于室温端接的显著电噪声。额外噪声量表征为“超噪比”(ENR)。典型的ENR值处于5至15dB的范围中。根据源自冷输入端接和热输入端接的输出噪声功率的两次分离测量，可以确定待测试器件(DUT)的增益和噪声指数。假设校准的噪声功率测量，噪声因子F = ENR/(Y-1)，其中，Y = N0 h0t/N0 cold,即，DUT输入处噪声源的热冷状态下的DUT输出噪声功率的比率。
[0005]与之对照，通常使用矢量网络分析器(VNA)来执行冷源法，其提供量值和相位信息，使得可以通过使用高级纠错法实现更大的测量精度。改进的精度对于非同轴环境(例如DUT在半导体晶片的夹具或其它静止部分中受测量的那些环境)可能是非常引人注目的。由于改进的精度，冷源法在很多组件测试场景中是优选的。
[0006]冷源法将DUT的传统S参数测量与源自(典型地，室温时)冷输入端接的输出噪声功率的单次测量进行组合。NF测量的这两个部分通常按照如下那样依次发生。首先，使用内置正弦源和标准VNA接收器测量DUT的S参数，并且根据S参数确定DUT的增益。其次，关闭正弦源，并且使用专用低噪声接收器或各标准VNA接收器之一进行输出噪声功率测量。可以通过重排NF的以上定义中的各项并且对于比率S1^S1 = F = Nci/(GXN1)代入增益(G)来理解冷源法的潜在原理。对于由于已知温度时的输入端接引起的已知输入噪声(N1),可以通过测量DUT的增益(G)和输出噪声(Nci)计算F。
[0007]许多器件呈现出具有针对频率的相对较小变化的增益和NF响应。对于这些器件，Y因子和冷源法产生基本上相同的结果，同时精确度改变。然而，许多其它器件包含积分型带通滤波器，其在滤波器的带内与带外响应之间的过渡区域产生增益和NF的巨大变化，冷源法可能在噪声指数测量中引入通过Y因子法并不会出现的失真。如果DUT的带宽并非显著大于用于测量输出噪声的接收器的带宽，则失真可能是显著的。
[0008]鉴于传统方法的这些和其它缺点，通常需要新的技术用于进行NF测量。
【发明内容】
[0009]在代表性实施例中，一种确定DUT的NF响应的方法包括:确定噪声接收器在第一频率范围上的频率响应；测量所述DUT在涵盖所述第一频率范围的第二频率范围上的增益；测量所述DUT在所述第二频率范围上的输出噪声功率；基于所述噪声接收器的频率响应和所述DUT在所述第一频率范围上的增益，确定所述DUT的被估增益；基于被估增益和所述输出噪声功率，确定所述DUT在所述第二频率范围上的NF响应。
[0010]在一些实施例中，确定所述DUT的被估增益包括:将所述噪声接收器的所述频率响应乘以所确定出的所述DUT在所述第一频率范围上的增益，并且对乘法的乘积进行归一化。
[0011]在一些实施例中，确定所述噪声接收器在第一频率范围上的频率响应包括:在缆线直接连接在所述网络分析器的第一与第二测试端口之间的情况下，测量所述噪声接收器的噪声基底，并且在所述第一频率范围上扫描测试信号的同时测量所述噪声接收器和基准接收器的功率；基于测量出的噪声基底、测量出的所述噪声接收器的功率和测量出的所述基准接收器的功率，确定所述噪声接收器在所述第一频率范围上的频率响应。
[0012]在一些实施例中，确定所述DUT在第二频率范围上的增益包括:在所述DUT连接在所述网络分析器的第一与第二测试端口之间的情况下，遍历所述第二频率范围扫描测试信号，并且基于所扫描的测试信号来测量所述DUT的S参数。可以在所述第二频率范围上测量所述DUT的输出噪声功率，可以在所述第二频率范围上确定所述噪声接收器的增益带宽积，并且可以在所述第二频率范围上确定所述噪声接收器的S参数矢量误差校正项。确定所述DUT的被估增益可以包括:在频域中，对于所述第二频率范围中的所指定的频率，将所述噪声接收器的频率响应乘以所述DUT在所述第一频率范围上的增益以产生第一乘积，将第一结果乘以所述增益带宽积以产生第二乘积，并且对所述第二乘积进行积分以产生用于所指定的频率的被估增益项。
[0013]在一些实施例中，根据公式NF = 1log (N。/(G’ kT0B))确定所述NF响应，其中，G’表示所述DUT的被估增益，N。表示所述DUT的输出噪声功率，T。表示基准温度，k表示玻尔兹曼常数，B表示所述噪声接收器的噪声带宽。
[0014]在一些实施例中，确定所述噪声接收器在所述第一频率范围上的频率响应包括:访问包括所存储的所述频率响应的表述的文件。
[0015]在另一代表性实施例中，一种确定DUT的NF响应的方法包括:对于所指定的频率点，将所述DUT遍历第一频率范围的增益值乘以所述噪声接收器遍历所述第一频率范围的频率响应，对乘法的结果进行积分以产生归一化因子，将所述乘法的结果除以归一化因子以产生所述DUT在所指定的频率点上的有效增益值；基于所述DUT的有效增益值和所述DUT的输出噪声功率来确定用于所指定的频率点的NF值。
[0016]在另一代表性实施例中，一种配置为确定DUT的NF响应的系统包括:网络分析器，其包括噪声接收器；第一模块，其配置为确定所述噪声接收器在第一频率范围上的频率响应；第二模块，其配置为测量所述DUT在涵盖所述第一频率范围的第二频率范围上的增益；第三模块，其配置为测量所述DUT在所述第二频率范围上的输出噪声功率；第四模块，其配置为基于所述噪声接收器的频率响应以及所述DUT在所述第一频率范围上的增益来确定所述DUT的被估增益；以及第五模块，其配置为基于被估增益和所述输出噪声功率来确定所述DUT在所述第二频率范围上的NF响应。
【附图说明】
[0017]当结合附图加以阅读时，所描述的实施例根据以下【具体实施方式】得到最佳地理解。只要适用和可行，相同的附图标记就指代相同的要素。
[0018]图1是根据代表性实施例的配置为确定DUT的NF响应的系统的简化示图。
[0019]图2是示出根据代表性实施例的噪声接收器的归一化频率响应的曲线图。
[0020]图3是示出根据代表性实施例的噪声接收器的归一化频率响应和DUT的频率响应的乘法的曲线图。
[0021]图4是示出根据代表性实施例的确定DUT的NF响应的方法的流程图。
[0022]图5是根据代表性实施例的进一步详细示出图4的方法中的操作的流程图。
[0023]图6是根据代表性实施例的进一步详细示出图4的方法中的另一操作的流程图。
[0024]图7是根据代表性实施例的进一步详细示出图4的方法中的又一操作的流程图。
[0025]图8是示出根据代表性实施例的传统技术产生的NF响应与通过图4至图7的方法产生的NF响应之间的比较的曲线图。
【具体实施方式】
[0026]在以下【具体实施方式】中，为了解释而非限制的目的，阐述公开了特定细节的代表性实施例，以提供对于本教导的透彻理解。然而，对于已经受益于本公开的普通技术人员明显的是，根据本教导的脱离在此所公开的特定细节的其它实施例仍然在所附权利要求的范围内。此外，可以省略公知装置和方法的描述，以便不会使得示例性实施例的描述模糊。这些方法和装置显然在本教导的范围内。
[0027]在此使用的术语仅是出于描述个别实施例的目的，而并非旨在限制。除了所定义术语的技术含义和科技含义之外，所定义术语如同本教导的技术领域中通常理解和接受的那样。如说明书和所附权利要求中使用的那样，术语“一”、“一种”和“所述”包括单数和复数指代，除非上下文清楚地另有指明。因此，例如，“一器件”包括一个器件或多个器件。
[0028]所描述的实施例总体上涉及用于测量电网络的NF的技术。这些技术可以消除使用冷源法时可能在窄带器件的带边沿另外出现的失真。于是，对于矢量网络分析器和其它情景中的优异测量精度，它们可以