Раньше коэффициент шума измерялся с помощью специальных измерителей шума, но сегодня коэффициент шума (КШ) и коэффициент усиления (КУ) часто измеряют с помощью анализатора спектра. Для этого применяется метод Y-фактора, который позволяет получить точные результаты даже для невысоких номиналов КШ.
Коэффициент шума — это величина, показывающая, во сколько раз изменяется (уменьшается) отношение сигнал/шум на выходе четырехполюсника по сравнению с отношением сигнал/шум на его входе.
Знание точного значения коэффициента шума (КШ) необходимо для разработки, оптимизации и производства практических всех радиотехнических систем. Раньше коэффициент шума измерялся с помощью специальных измерителей шума, но сегодня коэффициент шума и коэффициент усиления (КУ) часто измеряют с помощью анализатора спектра. Для этого применяется метод Y-фактора, который позволяет получить точные результаты даже для невысоких номиналов КШ.
Аттестованная методика «МИ D1-2017/1» предназначена для выполнения измерений КШ с помощью анализаторов спектра по методу Y-фактора в задачах контроля качества четырехполюсников.
При этом объектами измерений, выполняемых по указанной методике, являются различные устройства СВЧ и усилители, работающие в диапазоне частот от 100 МГц до 50 ГГц.
Метод измерений
Измерение коэффициента шума четырехполюсника КШЧП при помощи анализатора спектра производится по методу Y - фактора. Этот метод основан на нахождении отношения измеренной мощности шума на выходе испытуемой цепи, когда источник шума включен или находится при его «горячей» температуре, к измеренной мощности шума на выходе цепи, когда источник шума выключен или находится при его «холодной» температуре. Для реализации этого метода используют широкополосный генератор шума (ГШ), который имеет два температурных состояния: высокотемпературное состояние ТГШВКЛ, когда ГШ включен, и низкотемпературное состояние ТГШВЫКЛ, когда он выключен.
Схема измерения КШ приведена на рисунках 1а и 1б.
Допустимо применение обычных или интеллектуальных ГШ утвержденного типа, но при этом их метрологические характеристики должны иметь параметры не хуже, чем прописанные значения в «МИ D1-2017/1».
Метрологические характеристики «МИ D1-2017/1»
- Диапазон измерений КШ — от 1 до 30 дБ.
- Днапазон частот — от 100 МГц до 50 ГГц.
- КСВН входа и выхода четырехполюсника не более 2.
- Коэффициент передачи четырехполюсника не более +20 дБ.
- Границы допускаемой относительной погрешности измерений коэффициента шума δКШЧП четырехполюсника при доверительной вероятности 0,95 (см. таблицу ниже).
Измерительные решения
На сегодняшний день проводить подобные измерения КШ и КУ четырехполюсника возможно со следующими моделями анализаторов спектра: FSW, FSVA3000 или FSV3000, FSVA или FSV, а также с FPL1000 или FSL.
Для этого необходимо, чтобы прибор был укомплектован программной опцией Fxx-K30, которая позволяет получить наиболее важные характеристики четырехполюсника с высокой точностью независимо от собственного коэффициента шума прибора.
К типовым вариантам применения опции Fxx-K30 относится снятие характеристик усилителей. На заданной частоте или в выбираемом диапазоне частот могут быть измерены следующие параметры:
- Коэффициент шума, дБ
- Усиление, дБ
- Y-фактор, дБ
Для проведения такого измерения помимо анализатора спектра необходим генератор шума с известной избыточной относительной шумовой температурой (ENR). В случае применения обычного (не интеллектуального) ГШ совместно с приборами FPL1000 и FSL источник шума управляется выходом +28В, который имеется в опции дополнительных интерфейсов Fxx-B5 (см. рис. ниже), а в случае применения приборов серий FSV/A3000 выходом управления ГШ является опция FSV3-B28V (устанавливается на задней панели прибора).
На приборе высшего класса FSW порт управления ГШ (+28В) имеется в базовой комплектации.
С помощью опционального ВЧ-предусилителя (например, FxxB22 / В24) можно увеличить чувствительность для измерения параметров устройств с низким коэффициентом шума, например, малошумящих усилителей.
Одно из преимуществ опции Fxx-K30 над обычными системами измерения шума заключается в том, что приложение способно постоянно вычислять погрешность (неопределенность) измерения и отображать ее в таблице или на графике вместе с основными результатами.
Отдельно отметим, что кроме обычных ГШ возможно выполнять измерения с новейшими интеллектуальными источниками шума FS-SNS.
FS-SNS — интеллектуальные источники шума
Ключевые функции:
- Диапазон частот до 26,5 ГГц, 40 ГГц или 55 ГГц.
- Автоматическая загрузка таблицы ENR.
- Автоматический расчет погрешности с помощью учета погрешности ENR и КСВН.
- Повышенная точность измерений за счет непрерывного контроля температуры при помощи встроенного термодатчика.
Новые интеллектуальные источники шума FS-SNS от компании Rohde & Schwarz позволяют проводить высокоточные измерения коэффициента шума и коэффициента усиления.
Измерительное приложение FSW-K30 для анализатора спектра и сигналов FSW и измерительное приложение FSV3-K30 для анализаторов спектра и сигналов FSV3000 и FSVA3000 получили специальные обновления для таких измерений с FS-SNS. Оба приложения управляют питанием источника шума FSSNS и автоматически считывают таблицы ENR и КСВН источника шума. Также постоянно измеряется температура окружающей среды, которая учитывается при вычислении коэффициента шума.
Интеллектуальные источники шума FS-SNS подключаются к анализатору спектра с помощью кабеля с 7-контактным разъемом, по которому передаются данные и питающее напряжение +28 В для источников шума. Источники шума теперь доступны в виде трех моделей с максимальными частотами 26,5 ГГц, 40 ГГц и 55 ГГц.
Краткие технические характеристики FS-SNS
Информация для заказа
Источник: Компания Rohde & Schwarz
