Stepan

Коэффициент шума приемника

Современные приёмники РЛС могут обеспечить очень низкий коэффициент шума (NF). Кроме всего прочего, приёмник должен обеспечить соответствующее усиление, фазовую и амплитудную стабильность, динамический диапазон и быстрое восстановление после перегрузки и воздействия активных радиопомех. Должна быть также обеспечена защита от перегрузки или насыщения и выжигания от воздействия близко расположенных передатчиков. И, наконец, приёмник должен иметь высокую надёжность.
Принимая во внимание эти соображения, некоторые конструкторы предпочитают выполнять первый каскад приёмника смесителем, вместо использования малошумящего ВЧ усилителя. Но и коэффициент шума смесителя очень важен и должен быть оптимизирован с учетом других имеющихся ограничений.

Метод Y-фактора

Для измерения коэффициента шума обычно используются два метода. Это метод Y-фактора, иногда называемый методом горячего/холодного источника, и второй – метод холодного источника или метод прямого измерения шума. Метод Y-фактора использует анализатор спектра или сигналов и источник шума. Метод холодного источника использует векторный анализатор цепей, что требует более высоких затрат на оборудование, чем метод Y-фактора, но позволяет измерять S-параметры, компрессию и интермодуляционные искажения при одном подключении к испытуемому устройству (ИУ).
Для измерения коэффициента шума методом Y-фактора используются анализатор сигналов серии X (N9020A MXA, N9030A PXA или N9040A UXA), прикладная программа измерения коэффициента шума N9069A (запускается в анализаторе) и интеллектуальный источник шума (SNS) серии N4000A (рис. 1).

Для начальной установки необходимо выполнить следующие пять шагов:
1. Выбрать диапазон частот, соответствующий испытуемому устройству (ИУ).
2. Выбрать опцию внутреннего усилителя для данного диапазона частот.
3. Ввести в анализатор сигналов таблицу коэффициентов избыточного шума (ENR) для источника шума серии SNS. Для этого нажать клавишу [Meas Setup], затем программные клавиши {ENR}, {SNS setup}, {Noise
Source}, установить SNS в состояние (Auto) {Auto Load ENR}.
4. Подключить источник шума к анализатору сигналов с помощью кабеля; источники шума серии SNS используют кабель 11730A. Проверить, что данные ENR переданы в анализатор сигналов.
5. Сохранить таблицу ENR. Для этого нажать клавишу [Save], затем программные клавиши {Data}, {ENR Table}, {Meas} Table, {Save As} name [Enter].

Выполнить калибровку прикладной программы измерения коэффициента шума N9069A и анализатора.
1. Подключить вход источника шума к соединителю на задней панели анализатора с помощью кабеля 11730A. Подключить выход источника шума к входу анализатора.
2. Установить начальную частоту. Для этого нажать клавишу [Freq Channel], затем программную клавишу {Start Freq}, набрать на цифровой клавиатуре число 10 и нажать программную клавишу {MHz} (ввод выбранной частоты).
3. Установить конечную частоту. Для этого нажать программную клавишу {Stop Freq}, набрать на цифровой клавиатуре число 3 и нажать программную клавишу {GHz} (ввод выбранной частоты).
4. Установить число точек. Для этого нажать программную клавишу {Points}, набрать на цифровой клавиатуре число 30 и нажать {Enter} (ввод числа точек).
5. Установить функцию усреднения. Для этого нажать клавишу [Meas Setup], затем программную клавишу {Average Num} и установить её в состояние ON; набрать на цифровой клавиатуре число 15 и нажать {Enter}.
6. Откалибровать программу N9069A. Для этого нажать клавишу [Meas Setup], программную клавишу {Calibrate Now} и [Enter].

Рисунок 1 – Измерительная установка, включающая анализатор, источник шума и ИУ

Выполнить измерение коэффициента шума (NF).
1. Выбрать прикладную программу измерения коэффициента шума в анализаторе сигналов. Это обычно выполняется с передней панели. Для этого нажать клавишу [Mode], затем программную клавишу {More}, пока не будет доступна программная клавиша {Noise Figure}.
2. Используя визуальное руководство установкой, начать измерение. Для этого нажать клавишу [Mode Setup], программные клавиши {DUT Setup...}, {Amplifier} или выбрать устройство из выпадающего меню с помощью мыши.
3. Отключить источник шума от входа анализатора и подключить его к входу ИУ. Подключить выход ИУ к ВЧ входу (RF input) анализатора (рисунок 1). Чем меньше используется переходов, тем лучше результаты измерения.
4. Ввести соответствующие значения для ИУ в меню установки и запустить процесс измерения.

Подробное сравнение методов Y-фактора и холодного источника Вы можете найти в этих и этих русскоязычных заметках по применению.

Рисунок 2 – Пример погрешности измерения коэффициента шума в среде АИС

Интересующие Вас материалы могут быть уже переведены на русский язык. Пожалуйста, обращайтесь к нам.

Англоязычные материалы по решениям компании Keysight Technologies для измерения коэффициента шума.
Наши видео об измерениях КШ на Youtube.