Esame della figura di rumore del ricevitore

Attività da eseguire

Le comunicazioni avanzate e i sistemi radar utilizzano schemi di modulazione sempre più complessi. Anche la larghezza di banda del segnale utilizzato sta aumentando. Entrambi rappresentano modalità comuni per massimizzare il flusso di dati o migliorare la risoluzione di rilevamento del bersaglio nelle applicazioni radar. Il rapporto segnale-rumore (SNR) è più di una sfida in tali sistemi. Oltre a tutto il resto, le crescenti frequenze delle portanti utilizzate per trovare una porzione di spettro disponibile generano maggiori perdite di propagazione e riducono i livelli di segnale all'ingresso del ricevitore per una data distanza di trasmissione.

Nei ricevitori, gli amplificatori a basso rumore (LNA) vengono generalmente utilizzati per compensare le perdite e aumentare il livello del segnale per l'elaborazione. Poiché questi sono componenti attivi, aggiungono sempre un po' di rumore al segnale. Pertanto, il rumore di qualsiasi componente nella struttura del ricevitore deve essere il più basso possibile. La figura di rumore descrive la quantità di rumore che un componente aggiunge ed è una caratteristica chiave degli LNA, così come dei mixer e dei downconverter. Comprendere l'influenza di ogni componente è importante quando si progettano ricevitori altamente sensibili.

Soluzione Rohde & Schwarz

La figura di rumore può essere determinata utilizzando diverse metodologie e strumenti di misura. Ma, perché non utilizzare semplicemente ciò che si ha sul proprio tavolo?

La caratterizzazione di amplificatori a basso rumore (LNA), convertitori o moduli di trasmissione/ricezione (TRM) è un lavoro classico per un analizzatore di reti vettoriale che esamina i parametri S e altre caratteristiche derivate, come la planarità o la compressione del guadagno. Un analizzatore di reti vettoriale (VNA) non solo riduce i costi dei test, ma permette anche di eseguire una caratterizzazione completa utilizzando un solo punto di contatto, il che è molto importante quando si effettua una verifica a livello di wafer.

L''analizzatore di reti vettoriale di fascia alta R&S®ZNA offre una soluzione di test della figura di rumore completamente integrata con calibrazione e misure guidate. Invece di utilizzare una fonte di rumore, lo strumento R&S®ZNA misura direttamente la potenza di rumore assoluta basata su una calibrazione altamente accurata del livello di potenza. Questo metodo mantiene la configurazione del test pulita e riduce al minimo l'hardware richiesto. E tutte le caratterizzazioni possono essere fatte con una sola connessione al dispositivo in prova.

La calibrazione è assistita mentre le figure di rumore del ricevitore all'interno del VNA vengono memorizzate nello strumento utilizzando la calibrazione di fabbrica.

Poiché le misure delle figure di rumore sono soggette a errori e a grandi incertezze, le raccomandazioni per i risultati ottimali sono molto utili e aiutano a ottenere sempre i migliori risultati possibili. Al fine di garantire la massima sensibilità possibile e misure accurate della figura di rumore, le impostazioni interne dello strumento sono comprese insieme alle raccomandazioni per le configurazioni delle porte.

Ad esempio, quando l'analizzatore R&S®ZNA è dotato dell'opzione source monitor, si ottiene l'accesso diretto al segnale di riferimento senza che esso sia influenzato dall'attenuatore a passi interno della sorgente. Così si ottiene un miglior rapporto segnale-rumore e risultati di test più accurati e veloci. "Trucchi" analoghi possono essere utilizzati all'estremità del ricevitore: l'uso dell'accoppiatore in funzionamento inverso offre 10 dB di sensibilità in più, riducendo la figura di rumore intrinseca del ricevitore.

Infine, ma non meno importante, l'analizzatore R&S®ZNA può essere dotato di un preamplificatore interno che permette allo sviluppatore di impostare il guadagno tra 20 dB e 30 dB sulla porta 2, al fine di aumentare significativamente la sensibilità per misurare figure di rumore molto basse.

Questa configurazione interattiva all-in-one della figura di rumore la definiamo dialogo “Quickset”. Offre tutti i parametri di una figura di rumore e le configurazioni dello strumento in un'unica visualizzazione. Con l'analizzatore di reti vettoriale R&S®ZNA è possibile ottenere facilmente i migliori risultati di una figura di rumore e trovare la configurazione ottimale.

Vedere anche: La tecnica della sorgente fredda per le misure della figura di rumore