Embed Size (px)
Citation preview
Для добавления текста щёлкните мышью
ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ВЫБОРЕ РЕШЕНИЯ ПО ИЗМЕРЕНИЮ
КОЭФФИЦИЕНТА ШУМА В СВЧ ДИАПАЗОНЕ
Акционерное общество «Корпорация «Тактическое ракетное вооружение»
Инженер 1 кат., А.Л. Ворожцов
Омск 2018
Пороговая чувствительность
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 2
NFBTkS
Пороговая чувствительность S – это такой уровень мощности сигнала на входе устройства, при котором уровень мощности сигнала на его выходе становится равным уровню мощности шумов этого устройства
где k – постоянная Больцмана, Т – температура, B – полоса пропускания NF – коэффициент шума.
Понятие «Шум»
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 3
Характеристики шума
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 4
где k = 1,38 10-23 Вт/Гц град - постоянная Больцмана,T – температура, К,B – полоса пропускания, Гц.
BTkP
Мощность P (Вт) тепловых шумов, согласно формуле Найквеста
Коэффициент шума
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 5
niNG
niNG
dutN
outnPsP
innPsP
outNS
inNS
outSNR
inSNRF
.)/(
.)/(
.)/(
.)/(
Где SNR (signal-to-noise ratio) –
отношение сигнал шум на входе (in) и выходе (out),
Ps и Pn – мощность сигнала и шума на входе (in) и выходе (out),
Nin и Ndut – шум на входе и шум исследуемого устройства,
G – коэффициент усиления исследуемого устройства
Коэффициент шума F это число, показывающее во сколько раз
уменьшится отношение сигнал шум на выходе двухпортовой цепи по
сравнению с тем же отношением на её входе
Коэффициент шума в дБ
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 6
BTkG
BTkGdut
NF
0
0
)(10
log10 FNF
Величину F иногда называют «коэффициент шума» (noise figure),
но более часто её называют «шум-фактор» (noise factor),
или иногда «коэффициент шума в линейных единицах» (noise figure in linear terms).
Современное употребление термина «коэффициент шума» (noise figure)
обычно резервируется для величины NF, выраженной в децибелах
Шумовая температура
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 7
Шумовая температура
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 8
BkG
NT
dut
e
)1(0
FTeT
Te – «эффективная температура входного шума» или «шумовая
температура», которая эквивалентна температуре импеданса источника в
идеальном (безшумовом) устройстве, который создавал бы такой же
добавочный шум, Ndut.
где T0 – 290 К
ENR (excess noise ratio)
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 9
0
lg10T
cTh
TENR
где
Th – температура включенного («горячего») источника шума
Tc – температура выключенного («холодного») источника шума
T0 – 290 К
Методы измерений
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 10
1. Метод Y-фактора [2, 3, 11, 14] (ранее в нашей стране, был известен как
«метод двух отсчётов» [17]). Метод Y-фактора использует источник шума,
установленного на вход измерительного устройства и задающий два
уровня входного шума. Используется как с анализаторами спектра, так и с
измерителями коэффициента шума.
2. Метод «холодного источника» или методом «прямого измерения» [12, 13].
В нём источник шума используется только для калибровки. Однако, этот
метод требует независимого измерения коэффициента усиления
исследуемого устройства. Метод используется с векторными
анализаторами цепей, поскольку в этом случае может использоваться
коррекция ошибки вектора для получения очень точных измерений
коэффициента усиления.
3. Третий метод основан на вычислении мощности непрерывного сигнала и
вычислении отношения мощности сигнала к мощности сумме сигнала и
шума с помощью вычисления среднего и среднеквадратичного значения
сигнала [15]. Для этого метода не требуется калиброванный источник
шума, как для двух предыдущих решений, но необходима точная
калибровка датчиков мощности векторного анализатора.
Выбор источника шума
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 11
Выбор источника шума
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 12
1. Коэффициент шума анализатора спектра NFsa должен быть на 3
дБ меньше ENR источника
ENR > NFsa + 3 dB
2. Источник шума должен обладать ENR на 5 дБ больше, чем
коэффициент шума исследуемого устройства NFdut
ENR > NFdut + 5 dB
3. Сумма коэффициента шума исследуемого устройства NFdut и его
коэффициента усиления Gdut должна быть, как минимум, на 1 дБ
больше коэффициента шума анализатора спектра NFsa
NFdut + Gdut > NFsa + 3 dB
Оценка погрешностей
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 13
Оценка погрешностей
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 14
Измерений NF на FSWP-26
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 15
Калькулятор погрешности
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 16
NF МИС МШУ
в корпусном исполнении
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 17
NF МИС МШУ
в корпусном исполнении
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 18
NF МИС МШУ
в бескорпусном исполнении
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 19
NF МИС МШУ
в бескорпусном исполнении
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 20
Источник шума с высоким ENR
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 21
Источник шума с низким ENR
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 22
Список литературы
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 23
1. Алмазов-Долженко К.Н. Коэффициент шума и его измерения на СВЧ. М., Научный мир,
2000.
2. С. Бельчиков Коэффициент шума. Теория и практика измерений. М.: Компоненты и технологии №4-5, 2008
3. М. Соковишин Основы измерения коэффициента шума в радиочастотном и микроволновых диапазонах. М.: Современная электроника, №5-6, 2015
4. Глазов Г.Н., Горевой А.В. Методы измерений на СВЧ: т 2., кн. 1. Управляемые генераторы на СВЧ. Томск. 2015
5. Nyquist H. “Thermal agitation of electric charge in conductors”, Phys.Rev. 1928 32 p110-113
6. Friis H.T. “Noise figure of radio recivers Proc. IRE. 1944 V.32 №7 N.Y. p.419-422
7. IRE Standards on Electron Tubes: Definitions of Terms, 1962 (62 IRE 7.52), Proc. of the IEEE,
March, 1963, pp. 434-43
8. Keysight Technologies. Noise Figure Selection Guide Minimizing the Uncertainties. Selection Guide. Literature number 5989-8056EN
9. Keysight Technologies. Основы измерения коэффициента шума в радиочастотном и микроволновом диапазонах. Заметки по применению. Номер публикации K5952-8255RURU
Список литературы
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики» 24
10. Keysight Technologies. Noise Figure Measurement Accuracy:The Y-Factor Method. Application
Note. Literature number 5952-3706E
11. Измеритель коэффициента шума Х5М-04. Руководство по эксплуатации. ЖНКЮ.468166.021 РЭ
12. Векторный анализатор цепей Р4М-18. Руководство по эксплуатации. ЖНКЮ.468166.006 РЭ
13. Keysight Technologies. Высокоточные измерения коэффициента шума с использованием анализаторов цепей серии PNA-X Рекомендации по применению. Номер публикации 5990-5800RURU
14. Rohde & Schwarz. The Y Factor Technique for Noise Figure Measurements. Application Note. 05.2012 - 1MA178_0E
15. Rohde & Schwarz. Noise Figure Measurement without a Noise Source on a Vector Network Analyzer. Application Note. 10.2010 - 1EZ61_2E
16. Белоусов А.П., Каменецкий Ю.А. Коэффициент шума. М. Радио и связь, 1981.
17. ГОСТ 8.475-82 Стандартный коэффициент шума и эквивалентная шумовая температура усилительных и приемных устройств. Методика выполнения измерений.
18. L. Colby and B. Heinz, “Accuracy of Noise Figure Measurement Systems”, RF & Microwave Symposium and Exhibition, Hewlett Packard, 1988.
25
Авторы:
Инженер 1 категории,
Александр Леонидович Ворожцов
644027, Россия, г. Омск
проспект Космический 24а
e-mail: [email protected]
www.ckba.net
тел.: +7 (3812) 53-98-30
факс: +7 (3812) 57-19-84
Акционерное общество «Корпорация «Тактическое ракетное вооружение»
Акционерное общество
«Центральное конструкторское бюро автоматики»
![H L Q ? L - kea.kz · 2 1. F H G B L H J B G = N M G D P B H G B J H < : G J U G D ? J D 1 D < : J L : E 2018 H > : I j h b a \ h ^ k l w e _ d l j h w g _ j ] b b за 1](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5e32ed069626714e6d3f3ee4/h-l-q-l-keakz-2-1-f-h-g-b-l-h-j-b-g-n-m-g-d-p-b-h-g-b-j-h-g-j-u-g.jpg)
![: G : E B A J M D H < H > K L < H B G : G K H < H = H K H ... · 4 H ; A H J I : H « G D « J h k g _ n» – \ _ j l b d Z e v b g l _ ] j b j h \ Z g g d h f i Z g](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5ecbfa3397eac82db2398d39/-g-e-b-a-j-m-d-h-h-k-l-h-b-g-g-k-h-h-h-k-h-4-h-.jpg)
![Z g b y k k b c k d h j Z p b b - hse.ruN _ ^ _ j Z e v g h _ ] h k m ^ Z j k l \ _ g g h _ Z \ l h g h f g h _ h [ j Z a h \ Z l _ e v g h _ m q j _ ` ^ _ g j h n _ k k b h g Z e](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5e3619ae94e3ae51542dc2c3/z-g-b-y-k-k-b-c-k-d-h-j-z-p-b-b-hseru-n-j-z-e-v-g-h-h-k-m-z-j-k-l.jpg)
![M L < ? J @ > ? G I : K I H J L...M L < ? J @ > ? G k h \ _ l h j b = m [ _ j g Z l h j K l Z \ j h i h e v k d h ] h d j h j h _ d l g h c ^ _ y l _ e v g h k l b ( i](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/6095638b46562b04ea7593be/m-l-j-g-i-k-i-h-j-l-m-l-j-g-k-h-l-h-j.jpg)
![g h k l j Z e b a Z p j ] b h g Z o» · 7 J _ ] b h g Z e v g h _ Z k i j _ ^ _ e _ g b _ j _ k i h g ^ _ g l h \ i a f _ j m h ^ h \ h [ h j h l Z ( % l i j _ ^ i j b g b f Z l](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5ec5fe5a1ef0f36d12360f79/g-h-k-l-j-z-e-b-a-z-p-j-b-h-g-z-o-7-j-b-h-g-z-e-v-g-h-z-k-i-j-e.jpg)
![J ? ? K L J J ? A B > ? G L H < L ? J J B L H J B C H I ? J ...erdc.ru/upload/reestr-tor.pdfk h p b Z e v g h w d h g h f b q _ k d h ] h j Z a \ b l b y G Z b f _ g h \ Z g](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5b0666d57f8b9ad1768cc3fc/j-k-l-j-j-a-b-g-l-h-l-j-j-b-l-h-j-b-c-h-i-j-erdcruuploadreestr-torpdfk.jpg)
![I J H = J : F F : J ? G B G = H · 2015-09-02 · I J H = J : F F : J ? G B G = H < K i e h q _ g b h e e _ d l b 12489, 1245 k9 P _ e l j _ g b g ] Z: сплочение группы](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5e584c0a26e3bc393619f90c/i-j-h-j-f-f-j-g-b-g-h-2015-09-02-i-j-h-j-f-f-j-g-b-g-h-.jpg)
![K L : G > : J : F ? L J H E H = B Q ? K D H = H ; ? K I ... · G _ d h l h j k n _ j u h k m ^ Z j k l \ _ g g h ] e b j h \ Z g b h [ _ k i _ q _ g b _ ^ b g b a f _ j _ g b c: 3)](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5f90e27940a0b71de11bd687/k-l-g-j-f-l-j-h-e-h-b-q-k-d-h-h-k-i-g-d-h-l-h-j-k-n.jpg)
![3. A : = J H A B I J B J H > G H = H O : J : D L ? J M L : A : O H > B S … · 2019-05-27 · G Z p h g Z e v g Z ^ h i h \ ^ v i j h k l Z g l _ o g h ] _ g g h l Z i j b j h ^](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5f181217286c85142518b0aa/3-a-j-h-a-b-i-j-b-j-h-g-h-h-o-j-d-l-j-m-l-a-o-h-b-s-2019-05-27.jpg)
![· 2 J Z a ^ _ e u K H > ? J @ : G B ? K l j. I P _ e _ \ h c j Z a ^ _ e h k g h \ g h c h [ j Z a h \ Z l _ e v g h c i j h ] j Z f f g Z q Z e v g h [ s _ ] h h [ j Z a](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5f0682327e708231d4185741/2-j-z-a-e-u-k-h-j-g-b-k-l-j-i-p-e-h-c-j-z-a-e-h-k-g.jpg)