Cómo examinar la cifra de ruido en un receptor

Su misión

Las comunicaciones avanzadas y los sistemas radar presentan esquemas de modulación cada vez más complejos. El ancho de banda de señal también aumenta constantemente. Ambos son métodos que se utilizan habitualmente para alcanzar el máximo caudal de datos o para mejorar la resolución de detección del blanco en aplicaciones de radar. La relación señal/ruido (SNR) representa un desafío en este tipo de sistemas. Por encima de todo, las frecuencias portadoras cada vez mayores requeridas para encontrar el espectro disponible generan mayores pérdidas de propagación y reducen los niveles de señal en la entrada del receptor para una distancia de transmisión determinada.

En los receptores se suelen utilizar amplificadores de bajo ruido (LNA) para compensar las pérdidas y aumentar el nivel de señal para el procesamiento. Puesto que se trata de componentes activos, siempre agregan una porción de ruido a la señal. Por lo tanto, el ruido de cualquiera de los componentes en la estructura del receptor debe ser lo más bajo posible. La cifra de ruido indica la cantidad de ruido que añade un componente, y es una característica clave de los LNA, así como en mezcladores y convertidores reductores. Entender la influencia de cada uno de los componentes es importante a la hora de diseñar receptores de alta sensibilidad.

Solución Rohde & Schwarz

Existen diversos métodos y diferentes equipos de medida para determinar la cifra de ruido. Pero, ¿por qué no utilizar simplemente las herramientas de las que dispone en su escritorio?

La caracterización de amplificadores de bajo ruido (LNA), convertidores o módulos transmisores/receptores (TRM) es una tarea clásica en un analizador de redes vectoriales que examina parámetros de dispersión y los valores derivados, como planitud o compresión de ganancia. Un analizador de redes vectoriales (VNA) no solo reduce los costes de las pruebas, sino que también permite realizar una caracterización completa utilizando un contacto, lo que resulta sumamente importante en la verificación a nivel de oblea.

El analizador de redes vectoriales de alta gama R&S®ZNA ofrece una solución totalmente integrada para medir la cifra de ruido con calibración y medidas guiadas. En lugar de utilizar una fuente de ruido, el R&S®ZNA puede medir directamente la potencia de ruido absoluta en base a una calibración del nivel de potencia de alta precisión. Esto permite mantener un sistema de medida sencillo con menos hardware. Y todas las caracterizaciones se pueden realizar con una única conexión del dispositivo bajo prueba.

La calibración se realiza con asistente, y las cifras de ruido del receptor del VNA se guardan en el instrumento con la calibración de fábrica.

Puesto que las medidas de cifra de ruido son proclives a errores y grandes incertidumbres, resulta de gran utilidad contar con recomendaciones para obtener resultados óptimos y conseguir en todos los casos los mejores resultados posibles. Los ajustes internos del instrumento se incluyen junto con recomendaciones de configuración de puertos para garantizar la mayor sensibilidad posible y medidas de cifra de ruido precisas.

Por ejemplo, si el R&S®ZNA está equipado con la opción de monitorización de fuente, se puede acceder directamente a la señal de referencia sin que se vea afectada por el atenuador variable de la fuente interna. De este modo se obtiene una mejor relación señal/ruido y resultados de prueba más precisos y rápidos. También pueden emplearse «trucos» similares en el lado del receptor: utilizando el acoplador en el modo inverso se puede aumentar la sensibilidad en 10 dB y al mismo tiempo se reduce la cifra de ruido inherente del receptor.

Y por último, sin por ello ser menos importante, el R&S®ZNA se puede equipar con un preamplificador interno, lo que permite al desarrollador ajustar la ganancia entre 20 dB y 30 dB en el puerto 2 para aumentar de forma sustancial la sensibilidad a la hora de medir cifras de ruido muy bajas.

Esta configuración interactiva de cifra de ruido integrada representa el diálogo «Quickset». Ofrece todos los parámetros de cifra de ruido y las configuraciones del instrumento en una única ventana, y permite obtener con facilidad los mejores resultados de cifra de ruido y encontrar la configuración óptima del analizador de redes vectoriales R&S®ZNA.

Véase también: La técnica de fuente fría para medidas de la cifra de ruido