L'analizzatore di rumore di fase R&S®FSWP è uno strumento sofisticato progettato per analizzare accuratamente le prestazioni in termini di rumore dei componenti fondamentali utilizzati nei radar e nei sistemi di comunicazione. Utilizzando le misure del rumore di fase è possibile ricavare la figura di rumore per grandi segnali di un dispositivo in condizioni operative realistiche.
La misura della figura di rumore viene generalmente utilizzata per caratterizzare le prestazioni di amplificatori, convertitori di frequenza e altri dispositivi presenti lungo il percorso del segnale. La figura di rumore (misurata o specificata per un dispositivo) è un parametro chiave utilizzato dai progettisti di sistemi come parte dei loro calcoli relativi al bilancio di collegamento per l'uplink e il downlink dei sistemi di trasmissione.
Il metodo tradizionale usato per la misura della figura di rumore utilizza la tecnica del fattore Y (per i dettagli, consultare la nota applicativa 1MA178: la tecnica del fattore Y per misurare la figura di rumore). Questa misura viene tradizionalmente eseguita con un analizzatore di spettro e una sorgente di rumore. Si tratta di una tecnica che misura il rumore aggiuntivo prodotto da un dispositivo quando viene stimolato con una sorgente di rumore calibrata a banda larga.
I livelli di potenza prodotti durante tale misura sono descritti come piccoli segnali. Pertanto, producono risultati della figura di rumore che non sono direttamente correlati alle condizioni operative tipiche. Le condizioni operative reale di un dispositivo dipendono in larga misura dalla potenza in ingresso di quest'ultimo.
Generalmente, gli amplificatori utilizzati nei trasmettitori non vengono utilizzati in condizioni riferibili a piccoli segnali. La figura di rumore valida per piccoli segnali è molto più importante per i ricevitori. Le condizioni operative tipiche di un amplificatore utilizzate in un trasmettitore di una stazione base mobile o di un radar tendono a essere nell'intorno di una gamma dinamica molto specifica, quella che massimizza la linearità e l'efficienza. Spesso tale gamma può aggirarsi attorno al punto di compressione di 1 dB del dispositivo.
Il metodo del fattore Y può produrre figure di rumore non rappresentative del funzionamento del dispositivo in condizioni operative realistiche.
Il rumore di fase di un dispositivo è correlato in maniera molto stretta alla sua figura di rumore. Gli effetti che contribuiscono al rumore per un amplificatore possono essere in linea di massima identificati come il rumore flicker 1/f (rumore rosa) e il rumore a banda larga (rumore bianco) prodotto dal funzionamento oltre la frequenza del ginocchio (flicker knee), punto nel quale il contributo del rumore flicker e del rumore a banda larga si equivalgono. Se si considera che una figura di rumore è fondamentalmente un'indicazione del rumore in banda larga generato da un dispositivo, è ragionevole utilizzare una misura di rumore di fase in banda larga per calcolare la figura di rumore di un dispositivo. L'analizzatore di sorgenti di segnale R&S®FSWP permette di variare i livelli di pilotaggio che arrivano al dispositivo in prova (DUT) per comprendere chiaramente il rumore di fase aggiuntivo/residuo e le prestazioni in termini di figura di rumore di un dispositivo in condizioni operative variabili.
La figura di rumore può essere calcolata a partire dal rumore di fase utilizzando la seguente equazione:
NF = L(f) – Nth + Pin
dove:
L(f) = rumore di fase misurato ad un determinato offset specificato in dBm/Hz
Nth = rumore di fase termico (–177 dBm (1 Hz))
Pin = livello di segnale calibrato applicato al DUT
Esempio
Un amplificatore la cui figura di rumore per piccoli segnali sia stata misurata utilizzando il metodo del fattore Y è di 1,9 dB a 1900 MHz. Utilizzo del metodo del rumore di fase per calcolare la figura di rumore dell'amplificatore in funzione di un livello di ingresso variabile.
| Livello pilotaggio DUT in dBm | Rumore di fase in dBm (1 Hz) | Figura di rumore in 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 |
È evidente che se il DUT viene pilotato con un livello di segnale in prossimità e oltre il suo livello di compressione a 1 dB (livello di pilotaggio di 0 dBm), il rumore di fase aggiuntivo e la figura di rumore calcolata dallo stesso risultato peggiorano in maniera significativa. Questo esempio mostra che, in condizioni operative realistiche, la figura di rumore per segnali di grandi dimensioni ricavata da misure del rumore di fase è un metodo più affidabile per il calcolo del budget di rumore disponibile nel collegamento di un sistema di trasmissione.
Related products
