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如何测试天线的噪声温度
訾存贵
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噪声温度并非是每个天线必测的指标，但是对于诸如卫星通信地面站接收天线等大尺寸天线，噪声温度尤为重要，因为这决定了整个接收机系统的等效噪声温度，继而决定了系统的接收灵敏度。对于这类天线，其噪声温度并不是一成不变的，而是随着天线的俯仰角变化的，所以测试其噪声温度时，往往是在一定俯仰角时测定的。本文介绍了一种测试天线噪声温度的新型方法，与传统测试方法的区别在于，该方法可以修正仪表本身噪声系数对测试结果的影响，所以具有更高的精度。噪声温度与噪声因子是描述同一物理特性的不同参数，二者是一一对应的，关系如下：其中，F为噪声因子（以对数形式表示，一般称为噪声系数），T为等效噪声温度，T0为常数290K。对于两端口器件噪声系数的测试，一般使用Y因子法，该方法利用噪声源开、关两种状态时的噪声功率，确定Y因子，进而计算出噪声系数。天线的噪声系数与普通器件的噪声系数有何区别？天线的噪声温度如何测试？与普通两端口器件不同的是，天线端口输出的噪声功率，不仅包含本身引入的噪声功率，而且包含了所接收的背景辐射噪声。正是因为这一点，天线的俯仰角不同，则天线接收的背景噪声功率不同，那么天线端口输出的噪声功率也不同，所以天线的等效噪声温度不同。天线噪声温度表征了，在给定环境和俯仰角时，天线端口输出噪声功率的能力！因此，可以将天线本身当作一个噪声源，通过引入场放大器大器表示噪声源打开，取掉场放大器大器表示噪声源关闭，于是也可以使用Y因子法测试，这是本文介绍的测试方法的思路。类似于Y因子法，文中介绍的天线噪温测试方法也分为两步：1） 频谱仪噪声系数的校准；2） 待测天线噪声温度的测试。校准与测试时，需要使用匹配负载和场放大器，而且要求精确已知场放大器的增益和噪声系数。 1、频谱仪自身噪声系数校准将匹配负载和场放大器当作噪声源，引入场放大器时，相当于噪声源打开；去掉场放大器时，相当于噪声源关闭。两种状态时输出的噪声功率之比定义为Y因子，据此计算出频谱仪本身的噪声系数，图1给出了频谱仪噪声系数校准的连接示意图。
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