無源器件噪聲標準值的計算方法與流程

技術特征：

1.一種無源器件噪聲標準值的計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立無源器件的散射參數-噪聲模型；

2)根據所述無源器件的散射參數-噪聲模型得出所述無源器件的噪聲相關矩陣；所述無源器件的噪聲相關矩陣中包含無源器件的環境溫度；

3)根據所述無源器件的噪聲相關矩陣獲得所述無源器件的噪聲參數標準值；

4)根據所述無源器件的噪聲參數標準值得出所述無源器件的噪聲系數標準值。

2.根據權利要求1所述的無源器件噪聲標準值的計算方法，其特征在于，步驟1)中，所述無源器件的散射參數-噪聲模型通過傳輸參數T表征的無噪聲的網絡和在無源器件輸入端口本征噪聲波c_T1和c_T2表征：

$\left(\begin{array}{c}{a}_1\\ b_1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}{T}_1& T_2\\ T_{21}& T_{22}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{b}_2\\ a_2\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}{c}_{T1}\\ c_{T2}\end{array}\right)---\left(4\right)$

其中，a_i和b_i分別表示所述無源器件i端口的信號輸入波和反射波，i＝1，2。

3.根據權利要求1所述的無源器件噪聲標準值的計算方法，其特征在于，步驟2)中，所述無源器件的噪聲相關矩陣為：

$C_T=\left(\begin{array}{cc}\<|c_{T1}{|}^2\>& \<-c_{T1}{c}_{T2}^{*}\>\\ \<-c_{T2}{c}_{T1}^{*}\>& \<|c_{T2}{|}^2\>\end{array}\right)=k_B\left(\begin{array}{cc}{W}_1& -W_{12}{S}_{21}^{*}\\ -W_{12}^{*}{S}_{21}& W_2|S_{21}{|}^2\end{array}\right)---\left(6\right)$

其中，k_BW₁＝<|c_T1|²>,k_BW₂＝<|c_T2/S₂₁|²>,k_BW₁₂＝<c_T1(c_T2/S₂₁)^*>，k_B是波爾茲曼常數，W為等效噪聲參數，量綱為熱力學溫度K。

4.根據權利要求3所述的無源器件噪聲標準值的計算方法，其特征在于，根據Bosma’s原理，假設熱力學平衡情況下，所述無源器件的噪聲相關矩陣為：

C_T＝k_BT(E-SS⁺)_ij (7)

其中，T是無源器件的噪聲溫度，量值等于無源器件物理溫度(即環境溫度T_a)；E表示單位矩陣，S⁺表示無源器件散射參數的共軛矩陣；

則：

W₁＝(1-|S₁₁|²-|S₁₂|²)T_a (8)

$W_2=\frac{(1-|S_{22}{|}^2-\left|S_{21}{|}^2\right)}{|S_{21}{|}^2}{T}_a---\left(9\right)$

$W_{12}=-\frac{(S_{21}^{*}{S}_{11}+S_{12}{S}_{22}^{*})}{S_{21}^{*}}{T}_a---\left(10\right).$

5.根據權利要求4所述的無源器件噪聲標準值的計算方法，其特征在于，所述無源器件的噪聲相關矩陣與所述無源器件的噪聲參數之間的關系為：

$C_T=\left[\begin{array}{cc}{F}_{\min }-1+\frac{4R_n}{Z_0}\frac{{\left(\right|{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}\left|\right)}^2}{{\left(\right|1+{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}\left|\right)}^2}& \frac{4R_n{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}}{Z_0{\left(\right|1+{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}\left|\right)}^2}\\ \frac{4R_n{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}}{Z_0{\left(\right|1+{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}\left|\right)}^2}& \frac{4R_n{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}}{Z_0{\left(\right|1+{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}\left|\right)}^2}-F_{\min }+1\end{array}\right]---\left(11\right)$

由此得出所述無源器件的噪聲參數與W之間的關系為：

$F_{\min }=\frac{W_2-|{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}{|}^2\&lsqb;W_1+|S_{11}{|}^2{W}_2-2\mathrm{Re}\left({S_{11}}^{*}{W}_{12}\right)\&rsqb;}{T_0(1+|{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}{|}^2)}+1---\left(12\right)$

$R_n=\frac{50}{4T_0}\{W_1+|1+S_{11}{|}^2{W}_2-2\mathrm{Re}\&lsqb;{(1+S_{11})}^{*}{W}_{12}\&rsqb;\}---\left(13\right)$

${\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}=\frac{\mathrm{\&eta;}}{2}(1-\sqrt{1-\frac{4}{|\mathrm{\&eta;}{|}^2}})---\left(14\right)$

其中，

6.根據權利要求5所述的無源器件噪聲標準值的計算方法，其特征在于，步驟3)中，通過將式(8)～(10)代入式(12)～(14)獲得所述無源器件的噪聲參數標準值。

7.根據權利要求6所述的無源器件噪聲標準值的計算方法，其特征在于，步驟4)中，通過

$F=F_{\min }+\frac{4R_n}{Z_0}\frac{|{\mathrm{\&Gamma;}}_s-{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}{|}^2}{(1-|{\mathrm{\&Gamma;}}_s{|}^2)\&times;|1+{\mathrm{\&Gamma;}}_{opt}{|}^2}---\left(2\right)$

令Γ_s等于0，求得所述無源器件的噪聲系數標準值。