El analizador de ruido de fase R&S®FSWP es un instrumento de alta gama diseñado para analizar con precisión el rendimiento de ruido en componentes clave de sistemas de radar y de comunicación. Utilizando mediciones de ruido de fase es posible deducir el factor de ruido de grandes señales de un dispositivo bajo condiciones de operación reales.
Las mediciones de factor de ruido se emplean generalmente para caracterizar el rendimiento, por ejemplo en amplificadores, convertidores de frecuencia y otros dispositivos implementados en la ruta de señal. El factor de ruido (medido o especificado para un equipo) es un parámetro esencial que utilizan los diseñadores de sistemas para planificar su balance de enlace en sistemas de transmisión de enlace ascendente y descendente.
El método tradicional de factor de ruido se basa en el método común de factor Y (para más detalles, consulte la nota de aplicación 1MA178: la técnica de factor Y para mediciones del factor de ruido). Este tipo de mediciones se ejecuta habitualmente con un analizador de espectro y una fuente de ruido, y mide el ruido añadido producido por un equipo durante la estimulación con una fuente de ruido de banda ancha calibrada.
Los niveles de potencia generados durante esta medición se describen como señal pequeña. Por lo tanto, producen resultados de factor de ruido que no están directamente relacionados con las condiciones de operación. Dichas condiciones dependen en gran medida de la potencia de entrada del dispositivo.
Los amplificadores empleados en los transmisores no suelen utilizarse en el estado de señal pequeña. El factor de ruido de señal pequeña es mucho más importante en los receptores. Las condiciones de operación típicas de un amplificador utilizado en un transmisor de una estación base o en un radar suelen situarse en un rango de operación muy específico para elevar al máximo su linealidad y eficiencia. A menudo, este rango puede encontrarse en torno al punto de compresión de 1 dB del dispositivo.
El método de factor Y puede producir factores de ruido que no son representativos para el dispositivo bajo condiciones de operación reales.
El ruido de fase de un dispositivo está estrechamente relacionado con su factor de ruido. Los elementos que contribuyen al ruido de un amplificador pueden definirse a gran escala como el ruido 1/f junto con su ruido de banda ancha en operación más allá del nivel de fluctuación. Partiendo de que un factor de ruido es básicamente una indicación del ruido de banda ancha generado por un dispositivo, tiene sentido utilizar una medición de ruido de fase de banda ancha para calcular el factor de ruido del dispositivo. El analizador de origen de señal R&S®FSWP permite variar los niveles de excitación del dispositivo bajo prueba para determinar claramente el ruido de fase añadido/residual y el rendimiento del factor de ruido de un dispositivo bajo condiciones de operación variables.
El factor de ruido se puede calcular a partir de un resultado de ruido de fase aplicando la siguiente ecuación:
NF = L(f) – Nth + Pin
Donde:
L(f) = ruido de fase medido en un offset especificado en dBm/Hz
Nth = ruido de fase térmico (–177 dBm (1 Hz))
Pin = nivel de señal calibrado aplicado al dispositivo bajo prueba
Ejemplo
Un amplificador cuyo factor de ruido de señal pequeña ha sido medido con el método de factor Y a 1,9 dB con 1900 MHz. Se utiliza el método de ruido de fase para calcular el factor de ruido del amplificador considerando un nivel de entrada variable.
| Nivel de transmisión del DUT en dBM | Ruido de fase en dBm (1 Hz) | Factor de ruido 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 |
Como puede apreciarse claramente, el dispositivo bajo prueba se excita hasta y más allá de su compresión de 1 dB (nivel de excitación de 0 dBm), el ruido de fase añadido y el factor de ruido calculados a partir del mismo resultado son mucho peores. Este ejemplo demuestra que, bajo condiciones de operación reales, el factor de ruido de señal grande deducido de las mediciones de ruido de fase es un método más confiable para calcular el balance de enlace de un sistema de transmisión.
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