Gli analizzatori di spettro e segnali Rohde&Schwarzequipaggiati con l’opzione R&S®FSx-K30 permettono di misurare in modo preciso la figura di rumore nell’intervallo di frequenza delle onde millimetriche utilizzando il metodo del fattore Y.
Con i recenti progressi delle tecnologie dei semiconduttori, lo spettro di frequenza oltre i 110 GHzdiventa sempre più interessante, specialmente per le applicazioni di imaging e radar a onde millimetriche. Tuttavia, solitamente il rapporto segnale-rumore di un ricevitore peggiora lavorando alla frequenze più elevate. Quando si sviluppano applicazioni a onde millimetriche, risulta quindi fondamentale misurare la figura di rumore degli amplificatori a basso rumore (LNA) e dell’intero percorso del segnale nel ricevitore, per riuscire ad aumentarne la sensibilità.
La figura di rumore e il guadagno dell’amplificatore LNA definiscono il rapporto segnale-rumore complessivo ottenibile. Entrambi i parametri devono essere misurati per poter progettare adeguatamente il sistema e migliorare la risoluzione del radar e delle applicazioni di imaging a microonde, oppure per migliorare la velocità di trasmissione dei dati nelle applicazioni di comunicazione.
Un analizzatore di spettro e segnali Rohde&Schwarzcome il modello R&S®FSW, equipaggiato con l’opzione di misura della figura di rumore R&S®FSx-K30, è la soluzione ideale per misurare e analizzare con precisione la figura di rumore e il guadagno anche nello spettro delle onde millimetriche. Un mixer armonico esterno come il modello R&S®FS‑Z170 estende l’intervallo di frequenza dell’analizzatore fino a 170 GHz
La figura di rumore e il guadagno vengono comunemente misurati con il metodo del fattore Y. Questa tecnica impiega una fonte di rumore, come un diodo generatore di rumore (modello ISSN-06) di ELVA con un intervallo di frequenza da 110 GHza 170 GHz, per fornire un rapporto di rumore in eccesso (ENR) al dispositivo da collaudare. Per aumentare la sensibilità dell’analizzatore e ottenere risultati riproducibili e affidabili, si consiglia di inserire un preamplificatore a basso rumore RPG D-LNA 110-170 prima del mixer (RPG è una società di Rohde&Schwarz).
Un preamplificatore (traccia verde) migliora il fattore Y di più di 10 volte, se confrontato al fattore Y ottenibile senza preamplificatore (traccia gialla) alla frequenza centrale di 140 GHz.
Con l'opzione R&S®FSx-K30 si ha il controllo completo della configurazione di test. Tramite l'analizzatore si attiva o disattiva l’ENR della fonte di rumore durante lo sweep di misurazione e si visualizzano i risultati della figura di rumore calcolata e di guadagno tramite varie rappresentazioni grafiche e tabelle. La differenza tra il rumore di fondo con il diodo generatore di rumore acceso o spento è il fattore Y. Senza un preamplificatore, il fattore Y ottenibile a 140 GHzè di soli 0,5 dB. Inserendo un preamplificatore si aumenta il fattore Y di più di 10 volte, fino a circa 7 dB, che ha un’influenza cruciale sull'accuratezza delle misure..
Prestazioni eccellenti alle frequenze delle onde millimetriche
L’analizzatore di spettro e segnali R&S®FSW offre prestazioni eccellenti anche alle frequenze delle onde millimetriche. Un preamplificatore aumenta il fattore Y di una quantità sufficiente per compensare il minimo errore statistico dell’analizzatore relativo alla figura di rumore e al guadagno nell’intervallo, di appena 0,1 dB. Ciò rende possibile ottenere risultati di misurazione riproducibili anche al di sopra dei 110 GHz.
Il rapporto di onde stazionarie (VSWR) della configurazione di test aggiunge un ulteriore errore sistematico ai risultati del test che è necessario calcolare. L’opzione R&S®FSx-K30 include già un calcolatore di incertezza per le misurazioni di figura di rumore e guadagno. È possibile inserire i valori tipici di VSWR (ROS), incertezza ENR e guadagno dei componenti utilizzati. Ciò porta a un errore sistematico calcolato di circa 0,5 dBper la configurazione descritta. Alcuni filtri o attenuatori aggiuntivi potrebbero essere necessari per ridurre l’errore sistematico.
Un analizzatore di spettro e segnali Rohde&Schwarzequipaggiato con l’opzione R&S®FSx-K30 costituisce la base di una soluzione per la misurazione precisa della figura di rumore e del guadagno nell’intervallo di frequenza delle onde millimetriche utilizzando il metodo del fattore a Y. Il calcolatore di incertezza integrato è un potente strumento che prende in considerazione tutti i parametri della configurazione quali VSWR (ROS), incertezza ENR, attenuatori e filtri aggiuntivi, ai fini dei calcoli degli errori.
Sostituendo il dispositivo in prova con un collegamento diretto con guadagno di 0 dBe figura di rumore di 0 dBsi convalida il ridotto errore statistico di 0,1 dBdell'analizzatore R&S®FSW per figura di rumore e guadagno dopo la correzione di secondo stadio per sottrarre l’influenza dell’analizzatore.
Configurazione tipica per le misurazioni della figura di rumore sulla base del metodo del fattore a Y: R&S®FSW dotato dell’opzione R&S®FSx-K30 in una configurazione di test con un mixer armonico esterno, un preamplificatore a basso rumore e una sorgente di rumore consentono un’accurata figura di rumore e misure di guadagno, compreso il calcolo dell’errore al di sopra di 110 GHz.
