數(shù)控衰減器AT-280及其在接收機(jī)性能測(cè)試中的應(yīng)用
關(guān)鍵詞：數(shù)控衰減器；接收機(jī)；噪聲系數(shù)測(cè)試；靈敏度測(cè)試
１ 引言
很多電子設(shè)備（如雷達(dá)、通訊、無(wú)線電局域網(wǎng)、ＧＰＳ等）都需要對(duì)高頻、中頻信號(hào)進(jìn)行定量衰減，這種衰減實(shí)質(zhì)上是對(duì)高、中頻信號(hào)進(jìn)行精確量化的過(guò)程，其精度的高低將直接影響到這些設(shè)備性能指標(biāo)或其性能指標(biāo)的測(cè)試，進(jìn)而影響到它們的使用性能。因此，尋求一種體積小、精度高、頻帶寬、開(kāi)關(guān)速度快、使用方便的衰減器十分必要。
新型數(shù)控衰減器ＡＴ－２８０正好能滿足以上要求，并在很多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，本文重點(diǎn)介紹了ＡＴ－２８０在雷達(dá)接收機(jī)噪聲系數(shù)Ｔ 靈敏度測(cè)試中的應(yīng)用方法。
２ 數(shù)控衰減器ＡＴ－２８０
２．１ ＡＴ－２８０簡(jiǎn)介
ＡＴ－２８０是一種采用ＳＯＩＣ－１６腳表面安裝塑封型５位、０．５ｄＢ步距的砷化鎵ＭＭＩＣ數(shù)字衰減器，非常適用于高精度衰減、快速開(kāi)關(guān)、極低功耗和低互調(diào)要求的場(chǎng)合。由于采用了成熟的１μｍ工藝和單片砷化鎵ＭＭＩＣ技術(shù)，因而其具有全面鈍化和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。ＡＴ－２８０的典型電氣參數(shù)如表１所列。
表1 AT-280的電氣參數(shù)℃
| 參 數(shù) | 測(cè)試條件 | 單 位 | min | Typ | max |
| 參考插損 | DC-0.1GHZ | dB | 1.1 | 1.3 | |
| DC-0.5GHZ | dB | 1.3 | 1.5 | ||
| DC-1.0GHZ | dB | 1.5 | 1.8 | ||
| DC-2.0GHZ | dB | 1.8 | 2.0 | ||
| 衰減精度 | DC-1.0GHZ | 0.20dB±3% | |||
| DC-2.0GHZ | 0.30dB±3% | ||||
| 駐波比 | 任何狀態(tài) | 1.5：1 | 1.8：1 | ||
| Trise Tfall Ton Toff |
RF10%-90% RF90-10% |
ns | 12 | ||
| 控制50%到RF90% 控制50%到RF10% |
18 |
測(cè)試條件:TA=+25
２．２ 功能圖與真值表
圖１是ＡＴ－２８０采用ＳＯＩＣ １６腳塑封表貼封裝形式的引腳排列。其中：
ＶＣ１，ＶＣ１０，ＶＣ２,ＶＣ２０,ＶＣ３,ＶＣ３０,ＶＣ４０,ＶＣ５０分別為數(shù)據(jù)控制端?
ＲＦ１和ＲＦ２分別為信號(hào)輸入輸出端。表２所列是ＡＴ－２８０的真值表。
表2 AT-280真值表
| 控 制 輸 入 | ||||||||
| VC5 0 | VC4 0 | VC3 0 | VC3 | VC2 0 | VC2 0 | VC1 0 | VC 1 | 衰減（dB） |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 參考 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0.5dB |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1.0dB |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 2.0dB |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 4.0dB |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 8.0dB |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 15.5dB |
３ 在雷達(dá)噪聲系數(shù)測(cè)試中的應(yīng)用
３．１ 噪聲系數(shù)測(cè)試基本原理
噪聲系數(shù)定義為：當(dāng)規(guī)定輸入端處于Ｔ０＝２９０Ｋ?標(biāo)準(zhǔn)噪聲溫度?時(shí)，網(wǎng)絡(luò)輸入端額定信號(hào)噪聲功率比（Ｓｉ／Ｎｉ）與輸出端額定信號(hào)噪聲功率比（Ｓｏｕｔ／Ｎｏｕｔ）的比值表達(dá)式為：
Ｆ＝（Ｓｉ ／ Ｎｉ）／（Ｓｏｕｔ／Ｎｏｕｔ）
圖２為噪聲系數(shù)測(cè)量原理圖。設(shè)噪聲源在熱態(tài)（Ｔ２）和冷態(tài)（Ｔ１）下測(cè)出的功率指示值Ｎｏｕｔ２和Ｎｏｕｔ１之比為Ｙ，則經(jīng)過(guò)計(jì)算得出的待測(cè)網(wǎng)絡(luò)噪聲系數(shù)為：
Ｆ（ｄＢ）＝ＥＮＲ（ｄＢ）－１０ｌｇ（Ｙ－１）
式中，ＥＮＲ為噪聲源輸出噪聲的超噪比。
３．２ 噪聲系數(shù)測(cè)量方法
根據(jù)Ｙ值求出待測(cè)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)的方法，稱為Ｙ系數(shù)法。噪聲系數(shù)測(cè)量的基本方法是Ｙ系數(shù)法。但在具體測(cè)試中，也常用３ｄＢ法（Ｙ＝２，或稱功率倍增法）。其測(cè)量電路如圖３所示。該方法在冷態(tài)Ｔ１時(shí)不接入３ｄＢ衰減器，這樣可使指示器有一合適的指示值Ｎｏｕｔ，然后記下數(shù)控衰減器的衰減Ａ１，而在熱態(tài)Ｔ２時(shí)，接入３ｄＢ衰減器并調(diào)節(jié)數(shù)控衰減器，以使其恢復(fù)原指示值，則有Ｙ＝２，同時(shí)記下數(shù)控衰減器衰減值Ａ２，則待測(cè)網(wǎng)絡(luò)噪聲系數(shù)Ｆ為：
Ｆ＝ＥＮＲ－（Ａ２－Ａ１）
上式中，各參數(shù)的單位均為ｄＢ。
４ 在雷達(dá)接收機(jī)靈敏度測(cè)試中的應(yīng)用
４．１ 接收機(jī)靈敏度測(cè)試原理
靈敏度指的是接收機(jī)接收微弱信號(hào)的能力。接收機(jī)靈敏度通常以接收最小可分辨輸入信號(hào)功率Ｐｍｉｎ來(lái)表示。為了使用方便，還可以用最小可接收信號(hào)功率相對(duì)于某一定標(biāo)功率電平Ｐ０之比的分貝數(shù)Ａ來(lái)表示，即：
Ａ＝１０ｌｇ（Ｐｍｉｎ／Ｐ０）
雷達(dá)接收機(jī)輸入端的最小可分辨功率通常是很小的，一般在ｐＷ的數(shù)量級(jí)，這樣微弱的微波信號(hào)，用功率計(jì)測(cè)量是十分困難的。因此，在工程上，接收機(jī)靈敏度的測(cè)量不是直接測(cè)量接收機(jī)輸入端的最小可分辨功率，而是將一已知的標(biāo)準(zhǔn)功率源經(jīng)過(guò)數(shù)控衰減器加到接收機(jī)輸入端，然后在保證輸出端信噪比為某定值（如１：１）的情況下，將此標(biāo)準(zhǔn)功率（如１ｍＷ）被衰減的分貝數(shù)Ａ作為此接收機(jī)的靈敏度（ｄＢ／ｍＷ）值。
４．２ 接收機(jī)靈敏度測(cè)試方法
接收機(jī)靈敏度測(cè)試方框圖如圖４所示。微波信號(hào)源輸出經(jīng)數(shù)控衰減器、同軸測(cè)試電纜接到接收機(jī)輸入端，然后將接收機(jī)檢波電流輸出接到μＡ表的輸入端。測(cè)試步驟如下：
（１）設(shè)定起始噪聲電流，此時(shí)微波信號(hào)源不輸出，接收機(jī)接電，增益置于某規(guī)定值，μＡ表測(cè)出起始噪聲電流ＩＮ０。
（２）設(shè)定微波信號(hào)源頻率、功率：調(diào)整信號(hào)源頻率，使之與接收機(jī)調(diào)諧頻率一致，μＡ表指示最大，并設(shè)定信號(hào)源輸出功率為１ｍＷ。
（３）確定輸出端信噪比：用數(shù)控衰減器對(duì)微波信號(hào)源的輸出功率進(jìn)行衰減，使μＡ表指示為２ＩＮ０，即信噪比為１：１，并記下數(shù)控衰減器的衰減值ｄＡ。
（４）用下式求和計(jì)算出靈敏度：
Ａ＝ｄＡ＋ｄＩ＋ｄＴ
式中，ｄＡ為數(shù)控衰減器衰減值，ｄＩ為測(cè)試電纜衰減值，ｄＴ饋線損耗。
５ 結(jié)束語(yǔ)
本文介紹了筆者在自己工作中應(yīng)用ＡＴ－２８０的部分情況。實(shí)踐證明，將ＡＴ－２８０應(yīng)用在噪聲系數(shù)和靈敏度測(cè)試中具有操作簡(jiǎn)單，測(cè)試精度高等優(yōu)點(diǎn)。
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