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电子仪器校准计量中的噪声计量

时间:2020-12-17 来源:计量校准点击:次

电子仪器校准计量中的噪声计量

　　1.基本概念

　　噪声特性是决定接收系统灵敏度和测试分辨率的重要指标。噪声仪器校准测量的本质是极微弱无线电波能量的仪器校准测量，因此它也与射电天文学中的宇宙无线电波观测和遥感技术中的微波辐射测量有关。

　　没有任何信息的不规则电信号称为电噪声，占据整个无线电频谱。另外，大量短脉冲叠加产生的随机噪声(热噪声、电子噪声、量子噪声)可以用数理统计方法来处理，而噪声(人工噪声等)。)由单个或几个脉冲叠加引起的，只能用电路理论进行瞬态分析。前者通常称为噪声，后者称为干扰。

　　以下是噪声测量中的一些常用术语。

　　(1)噪声功率谱密度。噪声的大小可以用电压、电流或功率来表示，就像一般的信号一样。噪声功率按频率的频谱分布是连续的，所以在表示噪声功率的大小时，需要注明所涉及的带宽，噪声功率谱密度是指单位带宽内的噪声功率，单位为W/Hz。

　　(2)噪声温度。如果以W/Hz为单位，电子器件和设备中实际出现的噪声功率谱密度通常只有10-18 ~ 10-23，使用不方便。因此，根据电阻热噪声的奈奎斯特定理，引入了噪声温度的等效单位，即某一源二端网络的噪声功率谱密度可以用等效电阻在温度t1下产生的噪声功率谱密度来表示

　　(3) ENR。为了简化噪声指标测量的相关计算，引入了超噪声比的概念。计量校准超噪声比是指噪声发生器的输出噪声功率超过其内阻热噪声功率的倍数。内阻通常被认为是在室温下(t 0=290 k)。

　　2.标准噪声源

　　标准仪器校准噪声源，使其在一定频率范围内产生一定功率谱密度的噪声信号。绝对零度以上一定热平衡下的有耗分量会辐射热噪声，在整个无线电频谱中具有均匀的功率谱密度。在高频和微波波段，如果传输线是理想的无损耗的，并且足够长，当它的一个终端与匹配的负载连接时，这样的系统可以看作是模拟物理学中绝对黑体模型的理想噪声源。

　　(1)负荷温度高于室温的标准高温噪声源噪声标准称为标准高温噪声源它其实是一个温度可控的高温炉，炉内建有高温波导。由电阻材料制成的楔形匹配负载放置在波导终端。在负载长度内，高温炉提供均匀的温区，负载温度由热电偶测量。这个标准高温噪声源操作维护麻烦，只适合做国家计量标准。传输标准和工作标准通常采用饱和二极管噪声源和气体放电管噪声源。

　　(2)负载温度低于室温的标准低温噪声源噪声标准称为标准低温噪声源标准低温噪声源由液氮或液氦中的波导系统组成，包括低温端子、隔热过渡波导和输出波导三部分，低温端子俗称匹配负载端子，放置它的波导。

　　(3)温噪声源在标准间。温噪声源标准房由室温或接近室温的负载提供噪声功率。一般测量，室温可以用正常负荷，但精密测量，必须将负荷置于热容量大的水或油中，使其工作温度尽可能不受环境温度变化的影响。

　　上述三种标准光源可以做成波导型或同轴型。

　　3.辐射计

　　仪器校准为了传递标准噪声源提供的噪声温度标准值，通常使用各种辐射计作为测量比对指示设备。辐射计是一种可以测量噪声信号的高灵敏度相关接收机。可用于噪声值传输的辐射计有DICKE辐射计、全功率辐射计和和差相关辐射计。