Medições de ruído de fase dinâmico

Sua tarefa

A medição do ruído de fase geralmente é utilizada para caracterizar o desempenho de, por exemplo, amplificadores, conversores de frequência e outros dispositivos posicionados no caminho do sinal. O ruído de fase (medido ou especificado para um dispositivo) é um parâmetro fundamental utilizado por projetistas de sistemas como parte do cálculo de enlace para sistemas de transmissão uplink e downlink.

O método do fator de ruído tradicional utiliza o método de fator Y comum (para obter detalhes, consulte a nota de aplicação 1MA178: A técnica de fator Y para medições de fator de ruído). Essa medição é realizada tradicionalmente com um analisador de espectro e uma fonte de ruído. Ela é utilizada para medir o ruído adicional produzido por um dispositivo durante estimulação com uma fonte de ruído calibrada com banda larga.

Os níveis de potência produzidos durante essa medição são descritos como sinal pequeno. No entanto, eles produzem resultados doe ruído de fase que não estão diretamente relacionados às condições de operação. Essas condições do dispositivo dependem profundamente da potência de entrada do dispositivo.

Os amplificadores utilizados em transmissores geralmente não são utilizados nos seus respectivos estados de sinal pequeno. O ruído de fase de sinal pequeno é muito mais importante para os receptores. As condições de operação típicas de um amplificador utilizado em um transmissor de uma estação de base móvel ou mesmo de um radar tendem a ser conduzidas em um intervalo de operação muito específico para maximizar a linearidade e a eficiência. Com frequência, esse intervalo pode estar em torno do ponto de compressão de 1 dB do dispositivo.

O método do fator Y pode produzir ruídos de fase que não sejam representativos do dispositivo sob condições de operação realistas.

Solução de teste e medição

O ruído de fase de um dispositivo está estreitamente relacionado à sua respectiva figura de ruído. Os contribuintes de ruído para um amplificador podem ser amplamente indicados como o ruído de oscilação 1/f, juntamente com seu ruído de banda larga que opera além da curva de oscilação. Tendo em conta que um fator de ruído é basicamente uma indicação do ruído de banda larga gerado por um dispositivo, é apropriado utilizar uma medição de ruído de fase de banda larga para calcular o fator de ruído de um dispositivo. O analisador de fonte de sinal R&S®FSWP possibilita variar os níveis de condução para o DUT, de modo a compreender claramente o ruído de fase adicional/residual e o desempenho do fator de ruído de um dispositivo sob condições de operação variáveis.

O fator de ruído pode ser calculada a partir do resultado de um ruído de fase utilizando a seguinte equação:

NF = L(f) – N_th + P_in

Onde:

L(f) = ruído de fase medido em um desvio específico em dBm/Hz

N_th = ruído de fase térmico (–177 dBm (1 Hz))

P_in = nível de sinal calibrado aplicado ao DUT

Exemplo

Um amplificador cujo ruído de fase pequeno tenha sido medida utilizando o método do fator Y a 1,9 dB a 1900 MHz. Utilize o método de ruído de fase para calcular o fator de ruído do amplificador em um nível de entrada variável.

Resumo

É evidente que, como o DUT é conduzido perto e além da sua compressão de 1 dB (nível de acionamento de 0 dBm), o ruído de fase adicional e o fator de ruído calculados a partir do mesmo resultado se tornam significativamente piores. Esse exemplo mostra que, em condições de operação reais, o fator de ruído de sinal de alta amplitude, derivada de medições de ruído de fase, é um método mais confiável para se calcular o enlace de um sistema de transmissão.