估計器件引入的噪聲的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本文公開了測量DUT的性質的裝置和方法，該DUT通過將輸入信號施加于該DUT的信號增益和該DUT引入的DUT噪聲譜來表征。該裝置包括第一和第二測量通道和控制器。該第一和第二測量通道通過對于不同通道相互不同的增益和噪聲譜來表征，生成第一和第二測量信號。當將輸入信號施加于該DUT的輸入時，該控制器測量第一和第二測量信號的乘積的平均值，該控制器提供獨立于第一和第二測量通道中的噪聲譜、該DUT的輸出的信噪比的度量。四通道實施例減少了測量DUT的增益和噪聲譜所需的校準的次數。
【專利說明】估計器件引入的噪聲的方法和裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及估計器件引入的噪聲的方法和裝置。

【背景技術】
[0002] 器件測試的一個目的是測量該器件對該器件是其中的組件的電路貢獻的噪聲。例 女口，像通過電壓增益和噪聲功率譜密度Na表征的放大器那樣的受測器件值UT)的噪聲因子 或噪聲因數是表征該DUT提供的噪聲貢獻的一種方式。器件測試的另一個目的是在工作信 號而不是測試信號通過DUT的同時監視該DUT的噪聲貢獻。
[0003] 作出該樣噪聲測量的方法利用也將噪聲引入測量中的實驗裝置；因此，必須使用 某種方法將測量裝置本身引入的噪聲貢獻與DUT貢獻的噪聲分開。依靠測量裝置校準的方 法在技術上是已知的。但是，校準過程是費時的，可能限制DUT測量的精度。另外，在測量 裝置提供的配置中DUT測量局限于測量裝備提供的信號。該些測量可能無法精確表示利用 用在真正電路上的工作信號操作的實際電路中DUT的噪聲性能。


【發明內容】

[0004] 本發明包括測量第一 DUT的性質的方法和裝置，該第一 DUT通過第一 DUT輸入、第 一 DUT輸出、第一 DUT信號增益和該第一 DUT引入的第一 DUT噪聲譜來表征。該裝置包括 第一和第二測量通道和控制器。該第一測量通道生成通過第一增益和該通道引入的第一噪 聲譜表征的第一測量信號，該第一測量通道與該第一 DUT輸出禪合。該第二測量通道生成 通過第二增益和該通道引入的第二噪聲譜表征的第二測量信號，該第二測量通道與該第一 DUT輸出禪合。當輸入信號是該第一DUT輸入時，該控制器測量第一測量信號和第二測量信 號的頻譜的叉積的平均值，該控制器提供離開該第一 DUT輸出的信號的信噪比（SNR)的度 量，該度量獨立于第一測量通道和第二測量通道中的噪聲譜。
[0005] 在本發明的一個方面中，該控制器使用具有已知噪聲譜的輸入信號確定包括第一 和第二測量信號的乘積的平均值的第一校準乘積。將該第一校準乘積用于生成第一 DUT的 SNR測量。在另一個方面中，該控制器使用由短接第二DUT的輸入和輸出的直通連接組成的 第二DUT確定包括第一和第二測量信號的乘積的平均值的第二校準乘積。將該第二校準乘 積用于生成第一 DUT的增益和第一 DUT引入的噪聲譜的測量。
[0006] 在本發明的另一個方面中，該裝置包括第H和第四測量通道。該第H測量通道生 成通過第H增益和該通道引入的第H噪聲譜表征的第H測量信號。該第H測量通道與該第 一DUT的輸入禪合。該第四測量通道生成通過第四增益和該通道引入的第四噪聲譜表征的 第四測量信號。該第四測量通道與該第一 DUT輸入禪合。當將輸入信號施加于該第一 DUT 的輸入時，該控制器測量第H和第四測量信號的乘積的平均值，W及兩個交叉平均值包括 第一或第二測量信號之一的頻譜與第H或第四測量信號之一的叉積的平均值。該控制器提 供獨立于第一、第二、第H和第四測量通道中的噪聲譜、和獨立于使用不同DUT的任何單獨 校準測量的第一 DUT輸出的SNR的度量。
[0007] 在第四測量通道實施例的又一個方面中，當第一 DUT被包括第二DUT的輸入與第 二DUT的輸出之間的短路的第二DUT取代時，該控制器測量第H和第四測量信號的平均值。 該裝置進一步包括測量來自第二DUT的輸出功率的功率計。該控制器從對第一和第二DUT 的測量中生成第一 DUT的增益和噪聲譜的度量。
[0008] 在本發明的再一個方面中，第一噪聲譜和第二噪聲譜包含相互關聯的分量。該控 制器提供校正關聯分量的交叉譜測量的校正值。在一個方面中，該校正值通過用將第二DUT 的輸入與第二DUT的輸出短接的第二DUT取代第一 DUT來確定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[000引圖1例示了利用譜密度Na訊從引入噪聲的DUT中測量噪聲貢獻的測試系統；
[0010] 圖2例示了按照本發明的測量裝置的一個實施例；
[0011] 圖3例示了按照本發明的測量裝置的四通道實施例；
[001引圖4例示了本發明的四通道實施例的一種校準裝置擬及
[0013] 圖5例示了可W測量和使用來自關聯噪聲源的貢獻來校正噪聲測量的方式。

【具體實施方式】
[0014] 本發明使用相干測量接收器來消除不相干噪聲源貢獻。相干測量通道共享公用采 樣時鐘，W及如果是RF降頻轉換，則還共享公用本機振蕩器或公用頻率源。可W利用基于 兩個、H個或四個相干通道的方法。該樣的相干通道是網絡分析器、觀測設備、數字化器、和 多通道RF接收器的一部分。
[001引就當前討論而言，將DUT的噪聲因子定義成輸入信號的SNR除W輸出信號的SNR。 為了簡化如下討論，假設DUT是增益隨頻率而變的放大器。該放大器引入也隨頻率而變的 噪聲。在如下討論中用NA(f)表示噪聲譜密度。
[0016] 現在參照圖1，其例示了利用譜密度NA(f)從引入噪聲的DUT12中測量噪聲貢獻的 測試系統。DUT12包括用Ad(〇表示的增益隨頻率而變的增益級。DUT12用引入具有譜密度 Ns(f)的噪聲的信號源14來模擬。DUT12的輸出通過具有儀器增益Ac(f)，W及引入具有譜 密度Ne")的噪聲的儀器16來測量。因此，儀器16的輸出包括來自信號源、DUT、和儀器本 身的噪聲貢獻。為了提供來自DUT的噪聲貢獻的度量，必須除去對Y的其它噪聲貢獻。
[0017] 在現有技術中，干擾噪聲源的貢獻通過校準接收器和信號源W便獲取噪聲函數 Ns(f)和Nc(f)的測量來減小。假設該些干擾噪聲源是無關聯的，則可W從測量Y譜中減去 該些貢獻來獲取Na(〇的度量。但是，該種做法受提供干擾噪聲譜密度函數的測量的校準 過程的精度限制。
[0018] 現在參照圖2,其例示了按照本發明的測量裝置的一個實施例。為了簡化表示和方 程，將不明確示出各種函數的頻率相關性。在該個示范性實施例中，接收器具有測量DUT12 的輸出的兩個獨立通道。通道21用增益Aw和噪聲譜密度Nm表征。通道22用增益Ac2和 噪聲譜密度Nc2表征。假設Nw和Nc2是無關聯的。通過在控制器中測量像兩個通道的輸出 的交叉關聯譜那樣的兩個通道的頻譜的叉積的平均值，消除Nw和Nc2的噪聲貢獻，因此，不 再需要上面討論的校準之一。但是，仍然必須確定信號源的噪聲譜。控制器25可W是包括 通用計算機和/或像信號處理電路那樣的專口硬件的任何適當數據處理系統。
[0019] 在一種感興趣的情況下，用終止電阻取代信號源14。在該種情況下，信號源的噪聲 譜是已知的，即，kT噪聲。該種噪聲被DUT12放大，因此，
[0020]

【權利要求】
1. 一種測量第一 DUT的裝置，所述第一 DUT通過第一 DUT輸入、第一 DUT輸出、第一 DUT 信號增益和該第一 DUT引入的第一 DUT噪聲譜來表征，所述裝置包含： 第一測量通道，所述第一測量通道生成通過第一增益和該通道引入的第一噪聲譜表征 的第一測量信號，所述第一測量通道與所述第一 DUT輸出耦合； 第二測量通道，所述第二測量通道生成通過第二增益和該通道引入的第二噪聲譜表征 的第二測量信號，所述第二測量通道與所述第一 DUT輸出耦合；以及 控制器，當輸入信號是所述第一 DUT輸入時，所述控制器測量所述第一測量信號和所 述第二測量信號的頻譜的叉積的平均值，所述控制器提供離開所述第一 DUT輸出的信號的 信噪比（SNR)的度量，所述度量獨立于所述第一噪聲譜和所述第二噪聲譜。
2. 如權利要求1所述的裝置，進一步包含： 第三測量通道，所述第三測量通道生成通過第三增益和該通道引入的第三噪聲譜表征 的第三測量信號，所述第三測量通道與所述第一 DUT輸入耦合；以及 第四測量通道，所述第四測量通道生成通過第四增益和該通道引入的第四噪聲譜表征 的第四測量信號，所述第四測量通道與所述第一 DUT輸入耦合，其中 當將輸入信號施加于所述第一 DUT輸入時，所述控制器測量所述第三和第四測量信號 的頻譜的叉積的平均值，兩個交叉平均值包含所述第一或第二測量信號之一的頻譜與所述 第三或第四測量信號之一的頻譜的叉積的平均值，所述控制器提供獨立于所述第一、第二、 第三和第四噪聲譜和獨立于使用不同DUT的任何單獨校準測量的來自所述第一 DUT輸出的 輸出信號的SNR的度量。
3. 如權利要求2所述的裝置，其中當所述第一 DUT被第二DUT取代時，所述第二DUT 包含到所述第二DUT的輸入與所述第二DUT的輸出之間的短路，所述控制器測量所述第三 和第四測量信號的頻譜的叉積的平均值，以及其中所述裝置進一步包含測量來自所述第二 DUT的輸出功率的功率計，所述控制器從對所述第一 DUT的所述測量和對所述第二DUT的所 述測量中生成所述第一 DUT信號增益的度量和所述第一 DUT噪聲譜的度量。
4. 一種操作裝置以測量第一 DUT的方法，所述第一 DUT通過第一 DUT輸入、第一 DUT輸 出、第一 DUT信號增益和該第一 DUT引入的第一 DUT噪聲譜來表征，所述方法包含： 生成通過第一增益和第一測量通道引入的第一噪聲譜表征的第一測量信號，所述第一 測量通道與所述第一 DUT輸出耦合； 生成通過第二增益和第二測量通道引入的第二噪聲譜表征的第二測量信號，所述第二 測量通道與所述第一 DUT輸出耦合； 當將輸入信號施加于所述第一 DUT輸入時，使所述裝置測量所述第一測量信號和所述 第二測量信號的頻譜的叉積的平均值；以及 提供獨立于所述第一和第二噪聲譜、從所述第一 DUT輸出輸出的信號的SNR的度量。
5. 如權利要求4所述的方法或如權利要求1所述的裝置，包含使用具有已知噪聲譜的 輸入信號確定包含所述叉積的所述平均值的第一校準乘積，將所述第一校準乘積用于生成 所述第一 DUT的SNR測量。
6. 如權利要求5所述的方法或裝置，包含使用第二DUT確定包含所述第一測量信號和 所述第二測量信號的所述叉積的所述平均值的第二校準乘積，所述第二DUT包含短路所述 第二DUT的輸入和所述第二DUT的輸出的直通連接，將所述第二校準乘積用于生成所述第 一 DUT信號增益和所述第一 DUT噪聲譜的測量。
7. 如權利要求4所述的方法，進一步包含： 生成通過第三增益和第三測量通道引入的第三噪聲譜表征的第三測量信號，所述第三 測量通道與所述第一 DUT的所述輸入耦合； 生成通過第四增益和第四測量通道引入的第四噪聲譜表征的第四測量信號，所述第四 測量通道與所述第一 DUT的所述輸入耦合； 當將輸入信號施加于所述第一 DUT的所述輸入時，測量所述第三和第四測量信號的頻 譜的叉積的平均值，兩個交叉平均值包含所述第一或第二測量信號之一的頻譜與所述第三 或第四測量信號之一的頻譜的叉積的平均值；以及 提供獨立于所述第一、第二、第三和第四噪聲譜和獨立于使用不同DUT的任何單獨校 準測量的所述第一 DUT的輸出的SNR的度量。
8. 如權利要求7所述的方法，包含當所述第一 DUT被第二DUT取代時，所述第二DUT包 含到第二DUT的輸入與所述第二DUT的輸出之間的短路，測量所述第三和第四測量信號的 頻譜的乘積的平均值，以及其中所述方法進一步包含測量來自所述第二DUT的輸出功率， 并從對所述第一 DUT和所述第二DUT的所述測量中生成所述第一 DUT信號增益和所述第一 DUT噪聲譜的度量。
9. 如權利要求4所述的方法或如權利要求1所述的裝置，其中所述第一噪聲譜和所述 第二噪聲譜包含相互關聯的分量，以及所述方法或所述控制器分別對所述平均值提供校正 所述分量的校正。
10. 如權利要求9所述的方法或如權利要求9所述的裝置，其中所述校正值通過用第二 DUT取代所述第一 DUT來確定，在所述第二DUT中將所述第二DUT的輸入與所述第二DUT的 輸出短路。
【文檔編號】G01R29/26GK104422828SQ201410363645
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2013年8月29日
【發明者】R.T.卡特勒 申請人:是德科技股份有限公司