Mesures du facteur de bruit dynamique

L'analyseur de bruit de phase R&S®FSWP est un appareil haut de gamme conçu pour analyser précisément la performance de bruit des principaux composants au sein des systèmes radar et de communication. En utilisant les mesures de bruit de phase, le facteur de bruit de l'appareil peut être construit dans des conditions réelles de fonctionnement.

Votre tâche

La mesure du facteur de bruit est généralement utilisée pour caractériser la performance des amplificateurs, des convertisseurs de fréquence et des autres appareils placés sur le trajet du signal. Le facteur de bruit (mesuré ou spécifié pour un appareil) est un paramètre primordial utilisé par les concepteurs système, car il intègre leurs calculs de budget dédiés aux systèmes de transmission à liaison montante ou descendante.

La méthode classique du facteur de bruit utilise la méthode traditionnelle du facteur Y (pour plus de détails, voir la note d'application 1MA178: La technique du facteur Y pour des mesures du facteur de bruit). Cette mesure est généralement réalisée à l'aide d'un analyseur de spectre et d'une source de bruit. L'analyseur mesure le bruit ajouté par un appareil lors de la simulation avec une source de bruit calibrée à large bande.

Les niveaux de puissance engendrés lors de cette mesure sont décrits sous forme de petits signaux. Par conséquent, ils donnent des résultats de facteur de bruit qui ne sont pas directement liés aux conditions de fonctionnement. Ces conditions dépendent fortement de la puissance d'entrée de l'appareil.

Les amplificateurs utilisés dans des transmetteurs ne sont généralement pas utilisés avec de petits signaux. Le facteur de bruit de petits signaux est beaucoup plus important pour les récepteurs. Les conditions de fonctionnement propres à un amplificateur, utilisé au sein du transmetteur d'une station de base mobile ou même d'un radar, ont tendance à être réalisées dans une gamme d'utilisation très spécifique afin d'optimiser la linéarité et l'efficacité. Cette gamme peut souvent avoisiner le point de compression de 1 dB propre à l'appareil.

La méthode du facteur Y peut générer des facteurs de bruit qui ne sont pas représentatifs de l'appareil dans des conditions de fonctionnement réalistes.

Solution T&M

Le bruit de phase de l'appareil est très proche par rapport à son facteur de bruit. Les facteurs de bruit relatifs à un amplificateur peuvent être considérés comme le bruit de scintillation 1/f, avec son bruit à large bande fonctionnant au-dessus du papillotement. Étant donné que le facteur de bruit correspond initialement à l'indication du bruit large bande généré par l'appareil, il est préférable d'utiliser la mesure du bruit de phase à large bande, afin de calculer le facteur de bruit de l'appareil. L'analyseur de sources de signaux R&S®FSWP permet de régler les niveaux du dispositif de test, afin d'interpréter clairement le bruit de phase additif / résiduel et la performance du facteur de bruit de l'appareil dans des conditions d'utilisation variées.

Le facteur de bruit peut être calculé à partir du bruit de phase résultant, en utilisant l'équation suivante :

NF = L(f) – Nth + Pin

Avec :

L(f) = bruit de phase mesuré au décalage spécifié en dBm/Hz

Nth = bruit de phase thermique (–177 dBm (1 Hz))

Pin = niveau du signal calibré appliqué au dispositif sous test

Exemple

Un amplificateur dont le facteur de bruit a été mesuré en utilisant la méthode du facteur Y à 1,9 dB et à 1900 MHz. Utilisez la méthode du bruit de phase, pour calculer le facteur de bruit de l'amplificateur via un niveau d'entrée qui varie.

Niveau du dispositif sous test en dBmBruit de phase en dBm (1 Hz)Facteur de bruit en dB
–30 –145,45 1,55
–20 –155,14 1.86
–10 –163,36 3,64
0 –165,31 11,69
10 –157,45 29,55

Conclusion

Il est facile de constater que le dispositif sous test est proche ou au-dessus de son point de compression de 1 dB (niveau 0 dBm), car le bruit de phase ajouté et le facteur de bruit calculé pour le même résultat se détériorent de manière significative. Cet exemple illustre bien que dans des conditions réelles d'utilisation, le facteur de bruit du signal issue des mesures du bruit de phase, est une méthode plus fiable pour le calcul du budget lié au système de transmission.

Bruit de phase supplémentaire d'un appareil avec variation du niveau conduit
Bruit de phase supplémentaire d'un appareil avec variation du niveau conduit

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