独自の「スマート」ローノイズアンプの作成

課題

多くのアプリケーションでは、特定の測定作業に適合させるため、カスタマイズされたコンポーネントが測定機器（シグナル・アナライザなど）に接続されます。代表例としては、ケーブル（離れた場所にあるDUTに接続するための非常に長いケーブル）、フィルター（測定感度を低下させる強い信号成分を阻止するため）、ローノイズアンプ（LNA、測定機器の感度向上のため）などがあります。これらのコンポーネントのほとんどは、高度なシグナル・スペクトラム・アナライザに内蔵されているか、オプションのハードウェア（プリアンプと呼ばれるLNAなど）を注文して統合することができます。

ただし、内蔵コンポーネントには必ずトレードオフがあります。LNAの場合、帯域幅、利得、雑音指数、整合がトレードオフになります。当然のことながら、トレードオフが存在する場合、特定のアプリケーションに完全に適した仕様は実現できません。このため、最先端の増幅器の雑音指数を測定する場合、測定器の感度を上げるため、追加のLNAが必要になる可能性があります。内蔵LNAとの違いは、きわめて高い利得と完全な整合が要求されるのに対して、必要な周波数レンジはごく狭いということです（例：1.5 GHz～2 GHz）。これに対して、内蔵コンポーネントは、測定器の周波数レンジ全体（例：2 Hz～67 GHzあるいはそれ以上）に対応しているのが普通です。

ローデ・シュワルツのソリューション

ローデ・シュワルツでは、アプリケーションの必要を完全に満たす外部コンポーネントを見つけて、測定セットアップに追加することを推奨しています。追加コンポーネントを測定に使用する場合、測定結果がコンポーネントでなくDUTの特性を表していることを確認する必要があります。では、この外部コンポーネントの影響（利得や周波数応答）を補正するにはどうすればいいでしょうか。

R&S®FSW シグナル・スペクトラム・アナライザをはじめとするローデ・シュワルツの多くの測定器とソフトウェアパッケージ（R&S®VSE ベクトル信号解析ソフトウェアなど）には、ユーザー定義周波数応答補正機能が用意されています（R&S®FSWではR&S®FSW-K544 オプション）。このオプションは、与えられた任意の周波数応答（一定の利得または損失を含む）を補正するフィルターを適用します。

外部LNAの例では、このデバイスのSパラメータをベクトル・ネットワーク・アナライザ（VNA）で測定し、LNAがリニアレンジで動作していることを確認した後、データをTouchstoneファイルにエクスポートします。Touchstoneファイル（s2pフォーマットなど）をR&S®FSW-K544 オプションにインポートし、補正を適用します。これにより、R&S®FSWなどに表示される測定結果は、外部LNAがR&S®FSWの内蔵コンポーネントである場合と同一になります。

コンポーネントのデイジーチェーン接続も可能です。R&S®FSW-K544 ソフトウェアは、

複数のコンポーネントのSパラメータマトリクスや、必要な場合には測定器とDUTの入力／出力整合も結合します。LNAまたはコンポーネントを測定セットアップに統合して、その周波数応答を完全に補正するには、以下の手順を実行します。

ステップ1：コンポーネントをVNAで測定し、2ポートSパラメータを記録したTouchstoneファイルをエクスポートします。

ステップ2：TouchstoneファイルをR&S®FSW-K544にインポートし、ユーザー定義周波数応答補正をオンにします。

ステップ3：R&S®FSWの測定アプリケーションでDUTを測定すると、コンポーネントは完全に補正されます。

ユーザー定義周波数応答補正を使用すれば、Sパラメータを指定するだけですべてのコンポーネントを「スマート化」することができます。