Измерение коэффициента шума приемника

Измерительная задача

В современных системах связи и РЛС применяются все более сложные схемы модуляции. Кроме того, увеличивается используемая полоса частот сигнала. Оба этих способа широко используются для достижения максимальной пропускной способности канала передачи данных или для повышения разрешающей способности обнаружения целей в РЛС. В таких системах трудно добиться оптимального отношения сигнал/шум (SNR). Помимо всего прочего, повышение несущих частот, необходимых для обнаружения доступного спектра, приводит к более высоким потерям при распространении и снижению уровня сигнала на входе приемника для заданного расстояния передачи.

Для компенсации потерь и повышения уровня обрабатываемого сигнала в приемниках обычно используются малошумящие усилители (МШУ). Поскольку это активные компоненты, они всегда добавляют к сигналу некоторый шум. В связи с этим шум, вносимый компонентами приемника, необходимо поддерживать на минимальном возможном уровне. Коэффициент шума описывает количество шума, который вносит компонент, и является ключевой характеристикой МШУ, а также смесителей и понижающих преобразователей. При проектировании высокочувствительных приемников важно понимать влияние каждого компонента.

Решение компании Rohde & Schwarz

Для измерения коэффициента шума могут использоваться различные методы и различное контрольно-измерительное оборудование. Но почему бы просто не использовать то оборудование, которое уже есть в наличии?

Определение характеристик малошумящих усилителей (МШУ), преобразователей или приемопередающих модулей (ППМ) входит в ряд основных задач векторного анализатора цепей, который анализирует S-параметры и производные величины, такие как неравномерность или сжатие усиления. Векторный анализатор цепей (ВАЦ) не только снижает стоимость проведения испытаний, но также позволяет полностью определять характеристики с помощью одного контакта, что очень важно при проведении проверки на уровне полупроводниковых пластин.

Высококлассный векторный анализатор цепей R&S®ZNA предлагает полностью интегрированное решение для измерения коэффициента шума с пошаговым мастером калибровки и измерений. Вместо использования источника шума анализатор R&S®ZNA может напрямую измерять абсолютное значение мощности шума на основании высокоточной калибровки уровня мощности. Это обеспечивает чистоту измерительной установки и позволяет обойтись минимумом оборудования. Кроме того, полное определение характеристик можно выполнить с помощью одного подключения к испытуемому устройству.

Поддерживается калибровка, при этом коэффициенты шума приемника внутри ВАЦ хранятся на приборе с использованием заводской калибровки.

Поскольку измерения коэффициента шума подвержены ошибкам и значительным погрешностям, рекомендации по достижению оптимальных результатов очень полезны и помогают всегда получать наиболее точные значения коэффициента шума. Предлагаются внутренние настройки прибора, а также рекомендации по настройке портов для обеспечения максимальной чувствительности и максимально точных измерений коэффициента шума.

Например, если анализатор R&S®ZNA имеет опцию монитора источника, вы получаете прямой доступ к эталонному сигналу, исключая влияние внутреннего ступенчатого аттенюатора. Это обеспечивает более оптимальное отношение сигнал-шум и более точные и быстрые результаты испытаний. Аналогичные приемы можно применить на приемнике: включение ответвителя в обратном направлении позволяет повысить чувствительность на 10 дБ, снизив собственный коэффициент шума приемника.

Наконец, анализатор R&S®ZNA может быть оснащен внутренним предусилителем, который дает разработчику возможность задать усиление от 20 до 30 дБ на порте 2, чтобы значительно повысить чувствительность для измерения очень низких уровней шума.

Мы называем это универсальное интерактивное меню настройки измерений коэффициента шума диалоговым окном Quickset. В нем все параметры измерений коэффициента шума и конфигурации прибора представлены на одной панели. С векторным анализатором цепей R&S®ZNB вы можете легко получать максимально точные результаты измерений коэффициента шума и выбирать оптимальную установку.

См. также: Метод холодного источника для измерений коэффициента шума