Creazione di un amplificatore “intelligente” a basso rumore personalizzato

Attività da eseguire

In molte applicazioni si collegato dei componenti personalizzati ad uno strumento di misura (ad es. un analizzatore di segnale) per adattarlo perfettamente a una specifica attività di misura da svolgere. Alcuni esempi tipici sono cavi (molto lunghi per collegare un dispositivo in prova distante), i filtri (per bloccare forti componenti del segnale che limitano la sensibilità della misura) e amplificatori a basso rumore (LNA) che migliorano la sensibilità dell’apparecchiatura di misura. La maggior parte di tali componenti risiede negli analizzatori avanzati di segnale e di spettro oppure possono essere ordinati e integrati come hardware opzionale (ad es. un LNA, chiamato anche preamplificatore).

Tuttavia, i componenti integrati sono sempre il risultato di un compromesso tra più esigenze contrastanti. Per un LNA è necessario accettare un compromesso tra larghezza di banda, guadagno, figura di rumore e adattamento d'impedenza.. Ovviamente, un compromesso non è mai la soluzione perfetta per una specifica applicazione. Per questo motivo, per misurare la cifra di rumore di un amplificatore avanzato ad altre prestazioni, potrebbe essere necessario inserire un ulteriore LNA per aumentare la sensibilità dello strumento. A differenza di un LNA incorporato nello strumento, potrebbero essere necessari un guadagno molto elevato e un perfetto adattamento di impedenza, ma solo in un intervallo di frequenza di lavoro molto ridotto, ad esempio da 1,5 GHz a 2 GHz, mentre i componenti incorporati tipicamente coprono l’intero intervallo di frequenza dello strumento, ad esempio tutto l’intervallo da 2 Hz a 67 GHz o oltre.

Soluzione Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz suggerisce di reperire un componente esterno che si adatta perfettamente alla propria applicazione e di aggiungerlo al sistema di misura. Con un ulteriore componente presente nella catena di misura, è necessario accertarsi che i risultati ottenuti caratterizzino veramente il dispositivo in prova, e non il componente supplementare inserito. Quindi come è possibile compensare l’influenza di questo componente esterno, cioè il suo guadagno e la sua risposta in frequenza?

L’analizzatore di spettro e segnali R&S®FSW, così come molti altri strumenti e pacchetti software Rohde & Schwarz (ad es. software R&S®VSE per l’esplorazione di segnali vettoriali), offre una funzione di correzione della risposta in frequenza definita dall’utente (opzione R&S®FSW-K544 sul R&S®FSW). Questa opzione applica un filtro che compensa qualsiasi curva di risposta in frequenza, compresi un guadagno o una perdita costanti.

In questo esempio con un LNA esterno, si misurano i parametri S di questo dispositivo utilizzando un analizzatore di reti vettoriali (VNA), accertandosi che l’LNA operi nel suo intervallo lineare, per poi esportare i dati in un file Touchstone. Si importa il file Touchstone (ad es. formato s2p) nell’opzione R&S®FSW-K544 e si applica la correzione. I risultati della misura visualizzati, ad esempio sullo strumento R&S®FSW, vengono mostrati come se l’LNA esterno fosse un componente integrato nell'analizzatore R&S®FSW.

È anche possibile gestire il collegamento in cascata dei componenti. L’opzione software R&S®FSW-K544 combina le matrici dei parametri S

di più componenti o anche l'adattamento di impedenza in ingresso/uscita dello strumento e del DUT, se richiesto. Per integrare l’LNA o il componente nel sistema di misura e compensare completamente la sua risposta in frequenza, eseguire quanto segue:

Passaggio 1: Misurare il componente su un VNA ed esportare un file Touchstone contenente i parametri S a due porte.

Passaggio 2: Importare il file Touchstone in R&S®FSW-K544 e attivare la correzione della risposta in frequenza definita dall’utente.

Passaggio 3: Misurare il proprio DUT con qualsiasi applicazione di misura per lo strumento R&S®FSW, con i componenti completamente compensati.

La correzione alla risposta in frequenza definita dall’utente consente di rendere tutti i componenti “intelligenti” fornendo semplicemente i loro parametri S.