Cómo crear su propio amplificador de bajo ruido "inteligente"

Compensación de componentes externos usando sus parámetros S y la opción R&S®FSW-K544

Su misión

En muchas aplicaciones, se conectan componentes personalizados al instrumento de medición (por ejemplo, un analizador de señales) para adaptarlo perfectamente a una tarea de medición específica. Algunos ejemplos típicos son los cables (cables de gran longitud para conectar un dispositivo bajo prueba lejano), los filtros (para bloquear los componentes de señales intensas que limitan la sensibilidad de la medición) y los amplificadores de bajo ruido (LNA) que aumentan la sensibilidad del equipo de medición. La mayoría de estos componentes se encuentran incorporados en los analizadores de señal y espectro modernos, o se pueden pedir e integrar como hardware opcional (por ejemplo, un LNA, también llamado preamplificador).

El uso de componentes integrados, sin embargo, implica ciertas concesiones. En el caso de un LNA, se debe sacrificar ancho de banda, ganancia, factor de ruido y adaptación. Obviamente, esto nunca es una solución perfecta para una aplicación específica. Por lo tanto, para medir el factor de ruido de un amplificador de última tecnología, es posible que necesite un LNA adicional para aumentar la sensibilidad del instrumento. A diferencia de un LNA incorporado, puede requerirse una ganancia muy alta y una adaptación perfecta, pero solo en un rango de frecuencias muy pequeño, por ejemplo, de 1,5 GHz a 2 GHz, mientras que los componentes incorporados generalmente cubren todo el rango de frecuencias del instrumento, por ejemplo, de 2 Hz a 67 GHz o más.

Configuración de medición de factor de ruido con un LNA adicional específico para la aplicación
Configuración de medición de factor de ruido con un LNA adicional específico para la aplicación
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Solución Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz recomienda encontrar el componente externo que mejor se adapte a su aplicación y añadirlo a la configuración de medición. Con un componente adicional en la medición, debe asegurarse que el resultado de la medición caracterice el dispositivo bajo prueba, pero no el componente. Entonces, ¿de que modo se puede compensar la influencia de este componente externo, es decir, su ganancia y respuesta en frecuencia?

El analizador de señal y espectro R&S®FSW, así como muchos otros instrumentos y paquetes de software de Rohde & Schwarz (por ejemplo, el software explorador vectorial de señales R&S®VSE) ofrece corrección de respuesta en frecuencia definida por el usuario (opción R&S®FSW-K544 en el R&S®FSW). Esta opción aplica un filtro que compensa cualquier respuesta de frecuencia dada, incluida la ganancia o la pérdida constantes.

En este ejemplo con un LNA externo, mida los parámetros S de este dispositivo con un analizador vectorial de redes (VNA), asegurándose de que el LNA funcione en su rango lineal, y exporte los datos a un archivo Touchstone. Importe el archivo Touchstone (por ejemplo, formato s2p) a la opción R&S®FSW-K544 y aplique la corrección. Los resultados de medición visualizados, por ejemplo, en el R&S®FSW se mostrarán como si el LNA externo fuera un componente integrado en el R&S®FSW.

Incluso es posible el encadenamiento de componentes. La opción de software R&S®FSW-K544 combinará las matrices de parámetros S

de varios componentes o incluso la adaptación entrada/salida del instrumento y el dispositivo bajo prueba, si es necesario. Para integrar el LNA o el componente en la configuración de medición y compensar totalmente su respuesta en frecuencia, realice lo siguiente:

Paso 1: Mida el componente en un VNA y exporte un archivo Touchstone que contenga los parámetros S de dos puertos.

Paso 2: Importe el archivo Touchstone en la opción R&S®FSW-K544 y active la corrección de respuesta en frecuencia definida por el usuario.

Paso 3: Mida su dispositivo bajo prueba con cualquiera de las aplicaciones de medición del R&S®FSW, con sus componentes totalmente compensados.

Mediante la corrección de respuesta en frecuencia definida por el usuario, puede hacer que todos sus componentes sean "inteligentes" con solo proporcionar sus parámetros S.

Caracterización y compensación del LNA adicional
Caracterización y compensación del LNA adicional
Resultados de la medición
Resultados de la medición