CNS 14935-2005 Measurement of amplifier power gain and noise figure《放大器功率增益与噪声指数之量测法》.pdf

1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 33.160.10 C642614935經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 94 年 7 月 26 日 年月日 (共 4 頁 )放大器功率增益與雜訊 指數之量測法 Measurement of amplifier power gain and noise figure 1. 適用範圍：本標準規定放大器之小訊號功率增益與雜訊指數之量測法。 2. 用語釋義 2.1 功率增益 (Power Gain, PG)： 功率增益是一比值，其單位以 dB 表示，是放大器之輸出訊號功率比上輸入

2、訊號功率。 PG 10 loginoutPP2.2 雜訊因數 (Noise Factor, F) 雜訊因數為輸入訊號之訊號功率與雜訊 功率比和輸出訊號之訊號功率與雜訊功率比之比值。 FpoutoutpininNPNP而 Pin：輸入訊號功率 Pout：輸出訊號功率 Npin：輸入雜訊功率 Npout：輸出雜訊功率 2.3 雜訊指數 (Noise Figure, NF)：雜訊因數係以 dB 表示之。 NF=10 log F 10 logpoutoutpininNPNP上式以功率來表示，如果以電壓來表示為： NF 20 logoutoutininoutoutininNVlog20NVlog20NV

3、NV= 而 Vin：輸入訊號電壓 Vout：輸出訊號電壓 Nin：輸入雜訊電壓 Nout：輸出雜訊電壓 3. 儀器：儀器須包含可量測規格參數設備與標準輸入、輸出與回饋電阻測試夾具。 2 CNS 14935, C 6426 4. 測試方法：下列測試和表示圖須結合不同測試條件來測試，訊號頻率須於放大器定義頻寬內。 4.1 功率增益 (PG)： 圖 1 被使用於此測試，除非有其他之規定， R2必須等於元件於測試情形下之輸出阻抗，假如元件於測試情形下之輸入阻抗 R1大於訊號源阻抗 RG，除非有其他之規定，電阻 R 將被以串聯方式加入到 RG使得 V1 1/2VG，規格頻率內之交流訊號 VG，於放大器測

4、試情況下，做為輸入訊號， V1和 VL被記錄。 則 PG(dB) 10 log )RR()VV(VV2G1G12L如果串聯電阻已經被加入，則上式須修正為 PG(dB) 10 log )RR()VV(VV2G1G12L而GR=RG+R 4.2 功率增益 (介入損耗方法 )(insertion method)： 假如元件於測試條件下輸入電阻 R1為已知，則功率增益量測可用此方法，於圖 2 中，開關 S 切到位置 1，衰減器介入損耗為零，此時，於示波器上可量得一參考電壓。將開關 S 切到位置 2，電路於測試狀況下切換，增加衰減器衰減量，直到參考電壓和位置 1 一樣準位，而電路於測試情況下電壓介入增益

5、與衰減器用 dB 表示須相等，其表示式如下 PG(dB) (衰減器讀值 ) 20 log)RR(R)RR(R1G22G1+而 R2：為電路於測試 RG：為訊號源電阻 R1：為電路於測試情況下輸入阻抗，除非有其他規定。 此種量測方法精確度是依衰減器之準確度決定。 4.3 雜訊指數 (NF)： 圖 3 被使用於測試，輸入雜訊電壓以下式表示 Nin=GRfKT4 而 K： Boltzmanns 常數 (1.3810-23joules/K) T：溫度以 K 表示 f：雜訊頻寬 RG：訊號源電阻 輸入訊號準位為 Nin的 10 倍 (20dB)， Rx是被調整使得交流電壓表讀值為 10 dB方便刻度上，

6、輸入訊號 VG被減少至零同樣地輸出端以 dB 為單位減小，雜訊指數 NF 讀取值從 20 dB 以 dB 為單位往下減少，量測誤差可以用下式來計算 誤差 (dB)=10 logoutout2outtouNVlog201NV+ 3 CNS 14935, C 6426 通常此誤差雜訊指數比實際雜訊指數低。 4.4 雜訊指數 (交流方法 )(alternate method)： 如圖 4 所示，在此種測試方法，二極體雜訊產生器被使用去量測雜訊指數，在做測試時，開關 S1和 S2於位置 1，而訊號源電阻 Rs被調整到規格值，此時於交流電壓表可讀取一參考電壓。開關 S1和 S2於位置 2，增加二極體訊號

7、源電流 (I)，直到交流電壓表所讀取參考電壓準位和位置 1 相同，使用 I 和 RG之值以下式來計算雜訊指數 NF 10 log 20 IRG 4.5 雜訊因數： 雜訊因數可由下式決定 NF=10 log F NF 以 dB 表示 F 以數字表示 5. 個別規格：對 R2和 RG之規定值及下列事項訂定於相關規範文件 (a) 功率增益 (PG)，於規格溫度、頻率和 R2(b) 雜訊指數 (NF)，於規格溫度和頻率 (c) 雜訊因素 (F)，於規格溫度和頻率 (d) 測試溫度，除非有其他規定，所有參數將被測試於最高溫、最低溫、 25常溫周圍溫度 (e) 雜訊頻寬 f（見第 4.3 節） (f) Rs（見第 4.4 節） (g) R 和 R2（見第 4.1 節） 圖 1 功率增益測試電路 訊號產生器 交流電壓表交流電壓表 待測裝置 4 CNS 14935, C 6426 圖 2 功率增益測試電路（介入損耗方法） 圖 3 雜訊指數測試電路 圖 4 雜訊指數測試電路（雙功率技術） 掃描訊號 產生器 示波器 衰減器 峰值檢波器 待測裝置濾波器訊號產生器交流電壓表 待測裝置 雜訊產生器 交流電壓表二極體雜訊源 待測裝置3dB 衰減器(3dB PAD)