普尚云课堂 | 天线参数测试之噪声温度

天线作为无线电设备的重要组成部分，在无线通信、广播、电视、雷达、导航等系统中均发挥着重要作用，它负责将设备系统信号转换成电磁波辐射出去，同时接收空间中特定频段的电磁波。由于天线有两方面特性：电路特性（输入阻抗、辐射阻抗、噪声温度、频带宽度等）和辐射特性（方向图、增益、极化等），所以在测量中需要通过试验，利用相关测试系统来测定和检测天线的这些特性。

在射电天文、卫星通信和卫星电视遥测遥控等系统中，接收天线一般为大尺寸天线，天线噪声温度是影响系统信噪比的重要参数之一。进入天线的噪声主要来自银河系的宇宙噪声和大地、大气层的热噪声，也就是说天线端口输出噪声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。因此，此类天线的噪声温度随着天线的俯仰角变化，一般在俯仰角为一固定值时测量噪声温度。通常情况下都是测量两端口器件的噪声系数，天线作为单端口器件，与两端口器件噪声系数测试方法类似，一般也使用Y因子法测量。测量设备通常包括信号与频谱分析仪、低噪放（LNA）、常温负载及开关等。

△测量原理

固定环境和俯仰角时，天线端口输出噪声功率的能力，即为天线的噪声温度。因此，可以将天线本身当作一个噪声源，通过引入场放大器表示噪声源打开，取掉场放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。

即

则天线系统噪声温度为：

其中T0为常温负载的噪声温度（T0=273+TA），TLNA为LNA的噪声温度。

△测量系统及步骤

如上图所示天线噪声测量系统主要由待测天线、开关、常温负载、低噪声放大器及频谱分析仪等构成。低噪声放大器的噪声系数或噪声温度参数预先精确标校。测量步骤如下：
△按上图连接测量系统，加电预热40分钟，保持仪表运行良好；
△设置频谱仪频率、参考电平、RBW及扫描时间等参数在合适值；
△将天线调整到测试状态俯仰角；
△开关切到LNA与天线连接支路，记录下频谱仪测试值P1；
△开关切到LNA与常温负载连接支路，记录下频谱仪测试值P2；
△计算Y因子：

最后由前述公式将Y因子代入，得出天线等效噪声温度。

测试中要提高天线噪声温度测量精度，须注意以下几点：
△尽可能选择高增益、低噪声系数LNA；
△选取端口匹配良好、DANL低的频谱分析仪，在这一方面普尚SP900S/SH系列频谱仪DANL可达到业内顶尖水平。