동적 노이즈 지수 측정

목표

Noise Figure 측정은 증폭기, 주파수 변환기 및 신호 경로에 배치하는 기타 기기 등의 성능을 특성화하는 데 일반적으로 사용됩니다. Noise Figure(측정 또는 기기에 대해 지정)는 시스템 설계자가 업링크 및 다운링크 전송 시스템의 Link Budget을 계산하는 데 사용하는 핵심 파라미터 중 하나입니다.

기존 Noise Figure 측정은 일반적인 Y 지수 방식을 사용합니다(자세한 내용은 애플리케이션 노트 1MA178: The Y Factor Technique for Noise Figure Measurements 참조). 이 측정은 기존에 스펙트럼 분석기 및 노이즈 소스로 수행하였습니다. 이 방식은 Wideband 교정 노이즈 소스를 이용한 시뮬레이션 중 기기에서 발생한 가산 노이즈를 측정합니다.

이 측정을 수행하는 중 발생하는 전력 레벨은 작은 신호로 기술됩니다. 따라서 작동 조건과 직접적인 관련이 없는 노이즈 지수가 발생합니다. 이러한 기기 조건은 기기의 입력 전력에 따라 크게 좌우됩니다.

송신기에 사용되는 증폭기는 일반적으로 작은 신호 상태에서 사용하지 않습니다. 작은 신호 Noise Figure가 수신기에는 훨씬 더 중요합니다. 이동식 기지국 또는 레이더의 송신기에 사용되는 증폭기는 일반적으로 선형성 및 효율성을 극대화하기 위해 매우 구체적인 작동 범위로 구동되는 경향이 있습니다. 이 범위는 기기의 1 dB 압축점 주변인 경우가 많습니다.

Y 지수 방식에서는 현실적 작동 조건의 기기를 대표하지 않는 Noise Figure가 산출될 수 있습니다.

T&M 솔루션

기기의 위상 노이즈는 Noise Figure와 밀접하게 관련되어 있습니다. 증폭기의 노이즈 기여 요소는 1/f 플릭커 노이즈 및 플릭커 니(Flicker Knee) 이상에서 작동하는 Wideband 노이즈로 폭넓게 명시할 수 있습니다. Noise Figure가 기본적으로 기기에서 발생한 Wideband 노이즈를 나타내는 것이라고 할 때, Wideband 위상 노이즈 측정을 사용하여 기기의 Noise Figure를 계산하는 것이 합리적입니다. R&S®FSWP Signal Source Analyzer에서는 다양한 작동 조건에서 기기의 가산/잔존 위상 노이즈 및 Noise Figure 성능을 명확히 이해하기 위해 DUT에 다양한 구동 레벨을 적용할 수 있습니다.

Noise Figure는 아래 방정식을 사용하여 위상 노이즈 결과로부터 계산할 수 있습니다.

NF = L(f) – N_th + P_in

여기서:

L(f) = 지정된 오프셋에서 측정한 위상 노이즈 (단위: dBm/Hz)

N_th = 열 위상 노이즈 (–177 dBm (1 Hz))

P_in = DUT에 적용된 교정 신호 레벨

예

1.9 dB, 1900 MHz에서 Y 지수 방식을 사용하여 증폭기의 작은 신호 Noise-Figure를 측정하는 경우입니다. 위상 노이즈 방식을 사용하여 다양한 입력 레벨에서 증폭기의 Noise Figure를 계산합니다.

요약

DUT가 1 dB 압축 (0 dBm 구동 레벨) 및 그 이상으로 구동됨에 따라 가산 위상 노이즈 및 동일한 결과에서 계산한 Noise Figure가 크게 나빠진다는 것이 명확합니다. 이 예제는 실제 작동 조건에서 위상 노이즈 측정에서 도출한 큰 신호 Noise Figure가 송신 시스템의 Link Budget을 계산하는 데 더 안정적인 방법이라는 사실을 보여줍니다.