Dynamic noise figure 측정

목표

Noise figure 측정은 일반적으로 신호 경로에 있는 증폭기, 주파수 변환기, 기타 디바이스의 성능을 특성 분석하기 위해 사용됩니다. 디바이스에 대해 측정 또는 규정된 Noise figure는 시스템 설계자가 송신 시스템의 Uplink budget 및 Downlink budget을 계산하기 위한 핵심 파라미터입니다.

기존의 Noise figure 측정 방식은 일반적인 Y-지수 방식을 사용합니다(자세한 내용은 rohde-schwarz.com/appnote/1MA178에서 Y-Factor Technique for Noise Figure Measurements 애플리케이션 노트 참조). 측정 시에는 스펙트럼 분석기와 노이즈 소스를 사용하여 광대역 보정 노이즈 소스로 자극된 디바이스의 가산 노이즈를 측정합니다. 이러한 측정 중에 생성된 파워 레벨은 Small signal power level이라 불려집니다. 이러한 Noise figure는 작동 조건과 직접적인 관련이 없습니다. 디바이스의 컨디션은 입력 파워에 따라 크게 달라집니다.

송신기의 증폭기는 일반적으로 Small-signal state에서 사용되지 않습니다. 수신기에서는 Small-signal noise figure가 훨씬 더 중요합니다. 이동통신 기지국 송신기 또는 레이더의 일반적인 증폭기는 최대 선형성 및 효율성을 위해 매우 특정한 작동 범위로 작동 조건을 설정하는 경향이 있습니다. 이 범위는 디바이스의 1 dB 압축 포인트에 가까운 경우가 많습니다.

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

로데슈바르즈 솔루션

디바이스의 위상 노이즈는 Noise figure와 긴밀히 연결되어 있습니다. 증폭기의 노이즈 기여 요소는 1/f 플릭커 노이즈 및 플릭커 니(Flicker Knee) 이상에서 작동하는 광대역 노이즈에 폭넓게 나타날 수 있습니다. Noise figure는 디바이스에서 발생한 광대역 노이즈를 나타내므로 광대역 위상 노이즈 측정을 사용해 계산할 수 있습니다. R&S®FSWP Signal Source Analyzer는 DUT에 다양한 구동 레벨을 적용할 수 있으므로 다양한 작동 조건에서 기기의 가산/잔존 위상 노이즈 및 Noise figure 성능을 더 잘 이해할 수 있습니다.

NF(Noise Figure)는 아래 방정식에서 산출한 위상 노이즈 결과를 근거로 계산할 수 있습니다.

NF = L(f) – N_th + P_in

여기서:

L(f) = 지정된 오프셋에서 측정한 위상 노이즈 (단위: dBm(1Hz))

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 Small signal noise-figure를 측정하는 경우입니다. 다양한 입력 레벨에 대한 증폭기 Noise figure를 계산하기 위해 위상 노이즈 방식을 사용할 수 있습니다.

요약

DUT를 1 dB 압축 포인트(0 dBm 구동 레벨)에 근접하거나 그 이상으로 구동하므로 동일한 결과에서 계산한 가산 위상 노이즈와 Noise figure는 훨씬 더 나쁘게 나타납니다. 실제 작동 조건에서는 위상 노이즈 측정에서 도출한 Large-signal noise figure를 통해 송신 시스템의 Link Budget을 더 안정적으로 계산할 수 있습니다. R&S®FSWP Phase Noise Analyzer and VCO Tester를 사용하면 정확하고 신뢰할 수 있는 Wideband 위상 노이즈 측정을 통해 다양한 작동 조건의 기기에 대한 노이즈 지수를 계산할 수 있습니다.