使用窄帶補償的噪聲指數測量的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]噪聲指數(NF)是一種廣泛使用的測度，用于描述經過電網絡的信號中出現的信噪比(SNR)退化。網絡的噪聲因子(F) —般定義為輸入SNR除以輸出SNR:F = (S1M)/(S0/N0)，其中，S1 =輸入信號功率，S。=輸出信號功率，N 1 =輸入噪聲功率，N。=輸出噪聲功率。NF是以分貝表示的噪聲因子:NF = KWog(F)。
[0002]對于非無源的電子組件，顯著的退化源是從內部的有源器件(例如晶體管)生成的噪聲。于是，NF測量一般是研究和開發中的器件特性以及制造中的工藝驗證的必要部分。
[0003]兩種技術通常用于測量NF:Y因子法和冷源法。Y因子法(也稱為熱/冷源法)是主流的方法，其對于基于噪聲指數分析器和譜分析器的解決方案是最常見地進行實現的。Y因子法使用校準的噪聲源，其包括噪聲得到優化的可以導通和截止的雪崩二極管。該二極管后面接著衰減器，其確保良好的輸出匹配。
[0004]在二極管沒有施加偏置的情況下(即處于冷狀態)，噪聲源生成與室溫端接(terminat1n)相同的噪聲。在偏置施加到二極管的情況下(即處于熱狀態)，所得到的雪崩擊穿形成超過并且高于室溫端接的顯著電噪聲。額外噪聲量表征為“超噪比”(ENR)。典型的ENR值處于5至15dB的范圍中。根據源自冷輸入端接和熱輸入端接的輸出噪聲功率的兩次分離測量，可以確定待測試器件(DUT)的增益和噪聲指數。假設校準的噪聲功率測量，噪聲因子F = ENR/(Y-1)，其中，Y = N0 h0t/N0 cold,即，DUT輸入處噪聲源的熱冷狀態下的DUT輸出噪聲功率的比率。
[0005]與之對照，通常使用矢量網絡分析器(VNA)來執行冷源法，其提供量值和相位信息，使得可以通過使用高級糾錯法實現更大的測量精度。改進的精度對于非同軸環境(例如DUT在半導體晶片的夾具或其它靜止部分中受測量的那些環境)可能是非常引人注目的。由于改進的精度，冷源法在很多組件測試場景中是優選的。
[0006]冷源法將DUT的傳統S參數測量與源自(典型地，室溫時)冷輸入端接的輸出噪聲功率的單次測量進行組合。NF測量的這兩個部分通常按照如下那樣依次發生。首先，使用內置正弦源和標準VNA接收器測量DUT的S參數，并且根據S參數確定DUT的增益。其次，關閉正弦源，并且使用專用低噪聲接收器或各標準VNA接收器之一進行輸出噪聲功率測量。可以通過重排NF的以上定義中的各項并且對于比率S1^S1 = F = Nci/(GXN1)代入增益(G)來理解冷源法的潛在原理。對于由于已知溫度時的輸入端接引起的已知輸入噪聲(N1),可以通過測量DUT的增益(G)和輸出噪聲(Nci)計算F。
[0007]許多器件呈現出具有針對頻率的相對較小變化的增益和NF響應。對于這些器件，Y因子和冷源法產生基本上相同的結果，同時精確度改變。然而，許多其它器件包含積分型帶通濾波器，其在濾波器的帶內與帶外響應之間的過渡區域產生增益和NF的巨大變化，冷源法可能在噪聲指數測量中引入通過Y因子法并不會出現的失真。如果DUT的帶寬并非顯著大于用于測量輸出噪聲的接收器的帶寬，則失真可能是顯著的。
[0008]鑒于傳統方法的這些和其它缺點，通常需要新的技術用于進行NF測量。
【發明內容】
[0009]在代表性實施例中，一種確定DUT的NF響應的方法包括:確定噪聲接收器在第一頻率范圍上的頻率響應；測量所述DUT在涵蓋所述第一頻率范圍的第二頻率范圍上的增益；測量所述DUT在所述第二頻率范圍上的輸出噪聲功率；基于所述噪聲接收器的頻率響應和所述DUT在所述第一頻率范圍上的增益，確定所述DUT的被估增益；基于被估增益和所述輸出噪聲功率，確定所述DUT在所述第二頻率范圍上的NF響應。
[0010]在一些實施例中，確定所述DUT的被估增益包括:將所述噪聲接收器的所述頻率響應乘以所確定出的所述DUT在所述第一頻率范圍上的增益，并且對乘法的乘積進行歸一化。
[0011]在一些實施例中，確定所述噪聲接收器在第一頻率范圍上的頻率響應包括:在纜線直接連接在所述網絡分析器的第一與第二測試端口之間的情況下，測量所述噪聲接收器的噪聲基底，并且在所述第一頻率范圍上掃描測試信號的同時測量所述噪聲接收器和基準接收器的功率；基于測量出的噪聲基底、測量出的所述噪聲接收器的功率和測量出的所述基準接收器的功率，確定所述噪聲接收器在所述第一頻率范圍上的頻率響應。
[0012]在一些實施例中，確定所述DUT在第二頻率范圍上的增益包括:在所述DUT連接在所述網絡分析器的第一與第二測試端口之間的情況下，遍歷所述第二頻率范圍掃描測試信號，并且基于所掃描的測試信號來測量所述DUT的S參數。可以在所述第二頻率范圍上測量所述DUT的輸出噪聲功率，可以在所述第二頻率范圍上確定所述噪聲接收器的增益帶寬積，并且可以在所述第二頻率范圍上確定所述噪聲接收器的S參數矢量誤差校正項。確定所述DUT的被估增益可以包括:在頻域中，對于所述第二頻率范圍中的所指定的頻率，將所述噪聲接收器的頻率響應乘以所述DUT在所述第一頻率范圍上的增益以產生第一乘積，將第一結果乘以所述增益帶寬積以產生第二乘積，并且對所述第二乘積進行積分以產生用于所指定的頻率的被估增益項。
[0013]在一些實施例中，根據公式NF = 1log (N。/(G’ kT0B))確定所述NF響應，其中，G’表示所述DUT的被估增益，N。表示所述DUT的輸出噪聲功率，T。表示基準溫度，k表示玻爾茲曼常數，B表示所述噪聲接收器的噪聲帶寬。
[0014]在一些實施例中，確定所述噪聲接收器在所述第一頻率范圍上的頻率響應包括:訪問包括所存儲的所述頻率響應的表述的文件。
[0015]在另一代表性實施例中，一種確定DUT的NF響應的方法包括:對于所指定的頻率點，將所述DUT遍歷第一頻率范圍的增益值乘以所述噪聲接收器遍歷所述第一頻率范圍的頻率響應，對乘法的結果進行積分以產生歸一化因子，將所述乘法的結果除以歸一化因子以產生所述DUT在所指定的頻率點上的有效增益值；基于所述DUT的有效增益值和所述DUT的輸出噪聲功率來確定用于所指定的頻率點的NF值。
[0016]在另一代表性實施例中，一種配置為確定DUT的NF響應的系統包括:網絡分析器，其包括噪聲接收器；第一模塊，其配置為確定所述噪聲接收器在第一頻率范圍上的頻率響應；第二模塊，其配置為測量所述DUT在涵蓋所述第一頻率范圍的第二頻率范圍上的增益；第三模塊，其配置為測量所述DUT在所述第二頻率范圍上的輸出噪聲功率；第四模塊，其配置為基于所述噪聲接收器的頻率響應以及所述DUT在所述第一頻率范圍上的增益來確定所述DUT的被估增益；以及第五模塊，其配置為基于被估增益和所述輸出噪聲功率來確定所述DUT在所述第二頻率范圍上的NF響應。
【附圖說明】
[0017]當結合附圖加以閱讀時，所描述的實施例根據以下【具體實施方式】得到最佳地理解。只要適用和可行，相同的附圖標記就指代相同的要素。
[0018]圖1是根據代表性實施例的配置為確定DUT的NF響應的系統的簡化示圖。
[0019]圖2是示出根據代表性實施例的噪聲接收器的歸一化頻率響應的曲線圖。
[0020]圖3是示出根據代表性實施例的噪聲接收器的歸一化頻率響應和DUT的頻率響應的乘法的曲線圖。
[0021]圖4是示出根據代表性實施例的確定DUT的NF響應的方法的流程圖。
[0022]圖5是根據代表性實施例的進一步詳細示出圖4的方法中的操作的流程圖。
[0023]圖6是根據代表性實施例的進一步詳細示出圖4的方法中的另一操作的流程圖。
[0024]圖7是根據代表性實施例的進一步詳細示出圖4的方法中的又一操作的流程圖。
[0025]圖8是示出根據代表性實施例的傳統技術產生的NF響應與通過圖4至圖7的方法產生的NF響應之間的比較的曲線圖。
【具體實施方式】
[0026]在以下【具體實施方式】中，為了解釋而非限制的目的，闡述公開了特定細節的代表性實施例，以提供對于本教導的透徹理解。然而，對于已經受益于本公開的普通技術人員明顯的是，根據本教導的脫離在此所公開的特定細節的其它實施例仍然在所附權利要求的范圍內。此外，可以省略公知裝置和方法的描述，以便不會使得示例性實施例的描述模糊。這些方法和裝置顯然在本教導的范圍內。
[0027]在此使用的術語僅是出于描述個別實施例的目的，而并非旨在限制。除了所定義術語的技術含義和科技含義之外，所定義術語如同本教導的技術領域中通常理解和接受的那樣。如說明書和所附權利要求中使用的那樣，術語“一”、“一種”和“所述”包括單數和復數指代，除非上下文清楚地另有指明。因此，例如，“一器件”包括一個器件或多個器件。
[0028]所描述的實施例總體上涉及用于測量電網絡的NF的技術。這些技術可以消除使用冷源法時可能在窄帶器件的帶邊沿另外出現的失真。于是，對于矢量網絡分析器和其它情景中的優異測量精度，它們可以