CN104391284B - 一种数控超噪比的噪声源及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数控超噪比的噪声源及其实现方法，该噪声源包括：噪声发生模块、I²C总线及控制模块和噪声源插入识别电路；该数控超噪比的噪声源通过接口模块与主机相连；所述接口模块包括电源接口、I²C总线接口和噪声源识别接口；所述噪声发生模块，包括顺次连接的电流调整和偏置电源、噪声二极管、第一隔直模块、数控衰减器和第二隔直模块，所述I²C总线及控制模块，包括I²C总线、DAC、接口转换电路、EEPROM和数字温度传感器。该装置通过数控衰减器改变噪声源的超噪比，实现了一个噪声源可以有多种超噪比，且该方案是在噪声系数分析仪菜单选择超噪比典型值，接口智能，设置简单。

Description

一种数控超噪比的噪声源及其实现方法

技术领域

本发明涉及噪声系数测试技术领域，具体涉及一种数控超噪比的噪声源及其实现方法。

背景技术

随着短波通信的应用与发展，人们对接收机检测微弱信号的能力提出更高要求，接收机内部的噪声是限制它检测微弱信号能力的主要障碍。为检测器件的性能和度量通信等设备接收微弱信号的能力，需要测量器件与设备的噪声特性，这使得噪声系数的测试与计量变得极为重要。例如雷达等接收设备，噪声系数是非常重要的指标，在不增加发射功率或系统的复杂度的前提下，系统的噪声系数越小，雷达的作用距离越远，所以对噪声系数的快速、准确测量有着重要的意义。

噪声源是是基于Y因子法噪声系数测试系统的一个重要的组成部分，它为待测件提供准确、稳定的噪声激励信号，它的超噪比的大小对噪声系数测量范围和准确度具有很大的影响。

现有噪声源通常具有固定的超噪比，噪声源开和关时的噪声输出功率都是是固定的。以Agilent公司为例，可以提供5dB、15dB和22dB左右超噪比的噪声源，但是一个噪声源只有一种超噪比，如果需要3种超噪比，就需要配备3种噪声源。

2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)的《毫米波智能噪声源的设计》所讲述的噪声源频率范围10MHz～40GHz，超噪比范围是12～17dB，每个频率点超噪比是固定单一的。

2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)的《3毫米智能噪声源的设计》所讲述的3mm智能噪声源超噪比范围是14～20dB，每个频率点超噪比是固定单一的。

2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)的《可变智能噪声源的设计》所讲述的噪声源频率范围10MHz～40GHz，有两种输出超噪比，分别为5～11dB和12～17dB。噪声源有两个不同的固定衰减器通道，通过开关选择其中的一个通道，实现噪声源超噪比5～11dB或者12～17dB。

在基于Y因子法的噪声系数测试系统中，当被测件的噪声系数较小时，或者被测件的增益对噪声源的阻抗变化特别敏感时，为降低测量误差，需要选用小超噪比噪声源。当被测件的噪声系数较高时，应选用大超噪比噪声源来提高噪声系数测量范围。一个噪声源只有一种超噪比，只能提供一种噪声激励。而针对不同的噪声系数测量需求，就要配备多个不同超噪比的噪声源，增加了用户的成本。在测试过程中，针对不同噪声系数的被测件，需要更换不同超噪比的噪声源，增加了用户的测试成本，降低了测试效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种数控超噪比的噪声源及其实现方法，实现一个噪声源可以有多个超噪比，当有不同噪声系数测量需求时，仅接入一个噪声源，接口智能，设置简单。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种数控超噪比的噪声源，包括：

噪声发生模块、I²C总线及控制模块、及噪声源插入识别电路；

该数控超噪比的噪声源通过接口模块与主机相连；

所述接口模块包括电源接口、I²C总线接口和噪声源识别接口；所述电源接口用于为所述噪声源提供电源，所述I²C总线接口用于为所述噪声源提供通信接口，所述噪声源识别接口用于将噪声源插入识别电路的识别信号提供给主机；

所述噪声发生模块，包括顺次连接的电流调整和偏置电源、噪声二极管、第一隔直模块、数控衰减器和第二隔直模块，所述电流调整和偏置电源激励所述噪声二极管，产生带有偏置电压的噪声信号，通过所述第一隔直模块滤除直流偏压，然后通过所述数控衰减器控制噪声信号的功率谱密度，再通过第二隔直模块后通过输出连接器输出；

所述I²C总线及控制模块，包括I²C总线、DAC、接口转换电路、EEPROM和数字温度传感器，所述主机通过所述I²C总线控制噪声源开关，为Y因子法噪声系数测量提供噪声源开、关两种状态；所述主机通过所述接口转换电路，将I²C接口转换为所述数控衰减器的数字接口，从而控制所述数控衰减器的衰减量；所述主机通过所述I²C总线读取所述EEPROM中存储的超噪比数值，为噪声系数测量提供测量标准数据；所述主机通过所述I²C总线读取噪声源内部环境温度，然后对噪声系数测量结果进行补偿；

所述噪声源插入识别电路，用于当噪声源插入噪声系数分析仪时，识别出噪声源种类，并触发测试校验。

进一步的，

所述电流调整和偏置电源，输入端连接所述接口模块的电源接口，输出端连接所述噪声二极管的输入端，为噪声发生提供恒流偏置；针对不同的噪声源，可以进行调整；

所述噪声二极管的输出端连接第一隔直模块，用于产生噪声信息；

所述第一隔直模块和第二隔直模块分别接与所述数控衰减器的两端，用于隔离直流偏置电压；

所述数控衰减器，用于控制通路的衰减量，从而控制噪声源的输出噪声信号的功率谱密度，以调整超噪比。

所述输出连接器，用于将所述噪声信号外接输出。

进一步的，

所述I²C总线及控制模块还包括I²C缓冲保护电路，其输入输出端分别与所述I²C接口以及I²C总线连接；该缓冲保护电路包括缓冲电路和保护电路，缓冲电路用于提高接口的输入输出能力，保护电路用于防静电保护；

所述DAC分别连接所述I²C总线和所述电路调整和偏置电源的控制端；基于I²C接口，所述主机通过所述I²C总线经该DAC控制所述电流调整和偏置电源的开、关，从而控制噪声源开、关；

所述接口转换电路分别与所述I²C总线和所述数控衰减器的数字接口相连，用于将所述I²C接口转变成所述数控衰减器的数字接口；

所述EEPROM与所述I²C总线相连，用于存储校验、测试及超噪比数据。

所述数字温度传感器，接于所述I²C总线，用于实时探测噪声源内部温度；

其中，

所述主机通过所述噪声源插入识别电路识别噪声源是否插入。

另一方面，本发明提供了一种数控超噪比的噪声源实现方法，包括：

该数控超噪比的噪声源通过接口模块插入主机；

主机通过智能噪声源插入识别电路识别噪声源是否插入；

当识别到噪声源时，进行EEPROM校验测试；

测试通过后，主机读取噪声源的初始状态，并根据该初始化状态控制数控衰减器的衰减量，然后读取初始超噪比；

主机通过I²C总线控制电流调整和偏置电源，实现对噪声二极管的开、关控制；

主机通过I²C总线读取数字温度传感器，得到所述噪声源的内部温度，然后对噪声系数测试结果补偿。

上述技术方案具有如下有益效果：

上述技术方案通过数控衰减器改变噪声源的超噪比，实现了一个噪声源可以有多种超噪比，且该方案是在噪声系数分析仪菜单选择超噪比，接口智能，设置简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的数控超噪比的噪声源的框图；

图2是本发明实施例一的数控超噪比的噪声源的具体结构框图；

图3是本实施例二的数控超噪比的噪声源实现方法的流程图；

图4是本发明实施例三的数控衰减器的衰减量与频率关系示意图；

图5A是本发明实施例三的数控衰减器PE4302的串口接口时序图；

图5B是本发明实施例三的数控衰减器PE4302的并口接口时序图；

图6是本发明实施例三的噪声源I²C接口时序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1是本发明实施例一的数控超噪比的噪声源的框图，如图所示，包括：

噪声发生模块101、I²C总线及控制模块102、及噪声源插入识别电路103；

该数控超噪比的噪声源通过接口模块104与主机105相连；

所述接口模块包括电源接口、I²C总线接口和噪声源识别接口；所述电源接口用于为所述噪声源电源，所述I²C总线接口用于为所述噪声源提供通信接口，所述噪声源识别接口用于将噪声源插入识别电路的识别信号提供给主机；

所述噪声发生模块，包括顺次连接的电流调整和偏置电源、噪声二极管、第一隔直模块、数控衰减器和第二隔直模块，所述电流调整和偏置电源激励所述噪声二极管，产生带有偏置电压的噪声信号，通过所述第一隔直模块滤除直流偏压，然后通过所述数控衰减器控制噪声信号的功率谱密度，再通过第二隔直模块后通过输出连接器输出；

所述I²C总线及控制模块，包括I²C总线、DAC、接口转换电路、EEPROM和数字温度传感器，所述主机通过所述I²C总线控制噪声源开、关，为Y因子法噪声系数测量提供噪声源开、关两种状态；所述主机通过所述接口转换电路，将I²C接口转换为所述数控衰减器的数字接口，从而控制所述数控衰减器的衰减量；所述主机通过所述I²C总线读取所述EEPROM中存储的超噪比数值，为噪声系数测量提供测量标准数据；所述主机通过所述I²C总线读取噪声源内部环境温度，对噪声系数测量结果进行补偿；

所述噪声源插入识别电路，用于当噪声源插入噪声系数分析仪时，识别出噪声源种类，并触发测试校验。

图2本实施例一的数控超噪比的噪声源的具体结构框图，如图所示，进一步的，

所述电流调整和偏置电源，输入端连接所述接口模块的电源接口，输出端连接所述噪声二极管的输入端，为噪声发生提供恒流偏置；针对不同的噪声源，可以进行调整；

噪声二极管的输出端连接所述第一隔直模块，用于产生噪声信息；

所述第一隔直模块和第二隔直模块分别接与所述数控衰减器的两端，用于隔离直流偏置电压；

所述数控衰减器，用于控制通路的衰减量，从而控制噪声源的输出噪声信号的功率谱密度，以调整超噪比。

所述输出连接器，用于将所述噪声信号外接输出。

进一步的，

所述I²C总线及控制模块还包括I²C缓冲保护电路，其输入输出端分别与所述I²C接口以及I²C总线连接；该缓冲保护电路包括缓冲电路和保护电路，缓冲电路用于提高接口的输入输出能力，保护电路用于防静电保护；

所述DAC分别连接所述I²C总线和所述电路调整和偏置电源的控制端；基于I²C接口，所述主机通过所述I²C总线经该DAC控制所述电路调整和偏置电源的开、关，从而控制噪声源开、关；

所述接口转换电路分别与所述I²C总线和所述数控衰减器的数字接口相连，用于将所述I²C接口转变成所述数控衰减器的数字接口；

所述EEPROM与所述I²C总线相连，用于存储校验、测试及超噪比数据。

所述数字温度传感器，接于所述I²C总线，用于实时探测噪声源内部温度；

其中，

所述主机通过所述噪声源插入识别电路识别噪声源是否插入。

该实施例通过数控衰减器改变噪声源的超噪比，实现了一个噪声源可以有多种超噪比，且该方案是在噪声系数分析仪菜单选择超噪比，接口智能，设置简单。

实施例二

如图3所示，为本实施例二的数控超噪比的噪声源实现方法的流程图，包括：

步骤301，该数控超噪比的噪声源通过接口模块插入主机；

步骤302，主机通过智能噪声源插入识别电路识别噪声源是否插入；

步骤303，当识别到噪声源时，进行EEPROM校验测试；

步骤304，测试通过后，主机读取噪声源的初始状态，并根据该初始化状态控制数控衰减器的衰减量，然后读取初始超噪比；

步骤305，主机通过I²C总线控制电流调整和偏置电源，实现对噪声二极管的开、关控制；

步骤306，主机通过I²C总线读取数字温度传感器，得到所述噪声源的内部温度，然后对噪声系数测试结果补偿。

实施例三

本实施例三通过一个具体实例，对上述噪声源及其实现方法进行具体阐述。

在该实施例中，采用噪声管NC302L，产生噪声频率范围是10Hz～3GHz，其超噪比是30～35dB；数控衰减器选用6位射频数字步进衰减器PE4302，衰减量为0～31.5dB，0.5dB步进，频率范围DC～4GHz，衰减量与频率关系如图4所示。PE4302是提供并行接口和串行接口，它们的接口时序关系如图5A和图5B所示。噪声源I²C接口时序如图6所示，与PE4302两种接口都不能直接与通信。本例采用CPLD将PE4302与噪声源I²C接口连接，通过编程实现接口转换。数控衰减器PE4302衰减量为0～31.5dB，0.5dB步进，由此可以实现0.5dB步进的可变超噪比的噪声源，最小超噪比0～5dB，最大超噪比30～35dB。为了保证噪声源超噪比的绝对精度，用噪声源定标系统进行定标。分别对所有超噪比状态进行定标，定标后的补偿数据写入EEPROM相应的地址。以三种常用噪声源超噪比为例，在一个噪声源中，整机通过I²C接口及接口转换电路来控制数控衰减器PE4302的衰减量，衰减量为25dB时，可以实现噪声源的超噪比为5～10dB；衰减量为18dB时，可以实现噪声源的超噪比为12～17dB；衰减量为8dB时，可以实现噪声源的超噪比为22～27dB。

本实施例有如下有益效果：

1.一个噪声源可以有多种超噪比，成本降低；

2.简单实用，一个噪声源就可以测试未知噪声系数的被测件；

3.此方案产生的噪声源，可以实现常用的3种超噪比，也可以实现不常用的超噪比，可以满足用户的各种需求；

4.此方法应用于智能噪声源中，只需要将固定衰减器更改为数控衰减器，就可以在一个噪声源中实现多种超噪比。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrativelogical block)，单元和步骤可以通过电子硬件、电脑软件或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrativecomponents)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种数控超噪比的噪声源，其特征在于，包括：

噪声发生模块、I²C总线及控制模块、及噪声源插入识别电路；

该数控超噪比的噪声源通过接口模块与主机相连；

所述接口模块包括电源接口、I²C总线接口和噪声源识别接口；所述电源接口用于为所述噪声源电源，所述I²C总线接口用于为所述噪声源提供通信接口，所述噪声源识别接口用于将噪声源插入识别电路的识别信号提供给主机；

所述噪声发生模块，包括顺次连接的电流调整和偏置电源、噪声二极管、第一隔直模块、数控衰减器和第二隔直模块，所述电流调整和偏置电源激励所述噪声二极管，产生带有偏置电压的噪声信号，通过所述第一隔直模块滤除直流偏压，然后通过所述数控衰减器控制噪声信号的功率谱密度，再通过第二隔直模块后通过输出连接器输出；

所述I²C总线及控制模块，包括I²C总线、DAC、接口转换电路、EEPROM和数字温度传感器，所述主机通过所述I²C总线控制噪声源开关，为Y因子法噪声系数测量提供噪声源开、关两种状态；所述主机通过所述接口转换电路，将I²C接口转换为所述数控衰减器的数字接口，从而控制所述数控衰减器的衰减量；所述主机通过所述I²C总线读取所述EEPROM中存储超噪比数值，为噪声系数测量提供标准测量数据；所述主机通过所述I²C总线读取噪声源内部环境温度，然后对噪声系数测量结果进行补偿；

所述噪声源插入识别电路，用于当噪声源插入噪声系数分析仪时，识别出噪声源种类，并触发测试校验。

2.根据权利要求1所述的噪声源，其特征在于：

所述电流调整和偏置电源，输入端连接所述接口模块的电源接口，输出端连接所述噪声二极管的输入端，为噪声发生提供恒流偏置；针对不同的噪声源，可以进行调整；

所述噪声二极管的输出端连接所述第一隔直模块，用于产生噪声信号；

所述第一隔直模块和第二隔直模块分别接与所述数控衰减器的两端，用于隔离直流偏置电压；

所述数控衰减器，用于控制通路的衰减量，从而控制噪声源的输出噪声信号的功率功率谱密度，以调整噪声源超噪比；

所述输出连接器，用于将所述噪声信号外接输出。

3.根据权利要求1所述的噪声源，其特征在于：

所述I²C总线及控制模块还包括I²C缓冲保护电路，其输入输出端分别与所述I²C接口以及I2C总线连接；该缓冲保护电路包括缓冲电路和保护电路，缓冲电路用于提高接口的输入输出能力，保护电路用于防静电保护；

所述DAC分别连接所述I²C总线和所述电路调整和偏置电源的控制端；基于I²C接口，所述主机通过所述I²C总线经该DAC控制所述电路调整和偏置电源的开、关，从而控制噪声源开、关；

所述接口转换电路分别与所述I²C总线和所述数控衰减器的数字接口相连，用于将所述I²C接口转变成所述数控衰减器的数字接口；

所述EEPROM与所述I²C总线相连，用于存储校验、测试及超噪比数据；

所述数字温度传感器，接于所述I²C总线，用于实时探测噪声源内部温度。

4.根据权利要求1所述的噪声源，其特征在于：

所述主机通过所述噪声源插入识别电路识别噪声源是否插入。

5.一种数控超噪比的噪声源实现方法，其特征在于，包括：

该数控超噪比的噪声源通过接口模块插入主机；

主机通过智能噪声源插入识别电路识别噪声源是否插入；

当识别到噪声源时，进行EEPROM校验测试；

测试通过后，主机读取噪声源的初始状态，并根据该初始化状态控制数控衰减器的衰减量，然后读取初始超噪比；

主机通过I²C总线控制电流调整和偏置电源，实现对噪声二极管的开、关控制；

主机通过I²C总线读取数字温度传感器，得到所述噪声源的内部温度，然后对噪声系数测试结果补偿。