DE102008012469A1

DE102008012469A1 - Rauschzahlmessung bei einem Vektornetzanalysator

Info

Publication number: DE102008012469A1
Application number: DE102008012469A
Authority: DE
Inventors: Richard L. Loveland Rhymes; John C. Loveland Faick; Barry A. Loveland Brown; Robert E. Loveland Shoulders; Roger D. Loveland Pollard
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2008-10-02
Also published as: JP2008304450A; US20080238441A1

Abstract

Ein Rauschempfänger ist derart in ein Netzanalysatorblockdiagramm aufgenommen, dass Rauschleistungs- und S-Parameter-Messungen fast gleichzeitig ohne ein mechanisches Umschalten in dem Prüfgerät vorgenommen werden können. Zusätzlich wird ein variabler Fehlanpassungsvorrichtungstuner, der durch den Netzanalysator für S-Parameter-Kalibrierungen verwendet wird, des Weiteren während des Rauschzahlmessverfahrens verwendet, um den Effekt von Quellenanpassungsschwankungen zu beseitigen, so dass die erwartete Rauschzahlleistung des DUT bestimmt werden kann, wenn es mit einem erwünschten Eingang (wahrscheinlich 50 Ohm) verbunden ist.

Description

Rauschzahlmessungen aktiver Vorrichtungen sind stets eine langwierige fehleranfällige Prozedur. Durch Kombinieren des Rauschzahlempfängers und einer variablen Fehlanpassung mit dem Netzanalysator wird eine Rauschzahlmessgenauigkeit wesentlich verbessert und beträchtlich schneller als zuvor gemacht.
Die Fehlanpassung und ein Rauschziehen (noise pulling) des Testobjekts (DUT = device under test) sowie nicht berücksichtigte Rauschbeiträge des Rauschmessungsempfängers sind alle bedeutende Fehlerquellen bei der Messung. Bislang sind Messungen aus mehreren Prüfaufbauten erforderlich, um diese Fehler zu beseitigen. Zuerst wird das DUT mit einem Netzanalysator gemessen, um seine S-Parameter zu charakterisieren, und als zweites wird das DUT mit einem Rauschzahlanalysator gemessen, um seine Rauschzahl zu erhalten. Um das Rauschziehen des Verstärkers aufgrund von Eingangsfehleranpassung zu berücksichtigen, wird das DUT zusätzlich mit mehreren bekannten Fehlanpassungsstandards nochmals gemessen, um die Rauschparameter der Vorrichtung zu bestimmen. Dies sind zeitraubende und vor allem lästige Messungen, in Anbetracht dessen, dass ein Messen von Rauschen ein Handhaben sehr kleiner Signalpegel mit sich bringt, die sehr leicht unterbrochen werden, wenn künstlich geschaffene Strahlung in der Umgebung vorliegt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Instrument zum Messen eines Testobjekts und ein Verfahren mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Instrument gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.
Diese Erfindung kombiniert den Rauschempfänger so in das Netzanalysatorblockdiagramm, dass Rauschleistungs- und S-Parameter-Messungen fast gleichzeitig ohne mechanisches Umschalten in dem Prüfgerät vorgenommen werden können. Zudem wird eine variable Fehlanpassungsvorrichtung, als "Ecal" (electronic calibration = elektronische Kalibrierung) bekannt, die durch den Netzanalysator für S-Parameter-Kalibrierungen verwendet wird, während des Rauschzahlmessverfahrens verwendet, um den Effekt von Quellenanpassungsschwankungen zu beseitigen, so dass die erwartete Rauschzahlleistung des DUT bestimmt werden kann, wenn dasselbe mit einem erwünschten Eingang (wahrscheinlich 50 Ohm) verbunden ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems des Stands der Technik zur Rauschzahlmessung.
2 ein vereinfachtes Blockdiagramm der Erfindung.
3 ein Messverfahren gemäß dem Stand der Technik.
4 ein Prozessflussdiagramm für eine Messung unter Verwendung des in 2 gezeigten Geräts.
1 veranschaulicht ein Blockdiagramm des Stands der Technik.
2 veranschaulicht ein Blockdiagramm 10 der Erfindung. Eine erste Quelle 12 stellt eine Verbindung mit einem ersten Richtkoppler 14 her. Ein Fehlanpassungstuner (Fehlanpassungsabstimmer) 16 mit einem Durchgangszustand (z. B. Ecal) wird mit einem zweiten Richtkoppler 18 verbunden. Diese zwei Kuppler 14, 18 und der Tuner 16 implementieren das Reflektometer des Ports 1 20. Der Ausgang des Reflekto meters des Port 1 stellt eine Verbindung mit einem Eingang eines Testobjekts (DUT) 26 her. Ein dritter Richtkoppler 24 stellt eine Verbindung mit dem Ausgang des DUT 26 her. Ein vierter Richtkoppler 28 lässt für Rauschleistungsmessungen eine direkte verlustarme Verbindung des DUT 26 mit einem rauscharmen Empfänger 30 zu, während er zusätzlich einen Weg zu dem Referenzrichtkoppler 34 einer zweiten Quelle 36 bereitstellt. Der dritte und fünfte Richtkoppler 24, 34 bilden das Reflektometer des Ports 2 32.
Auch wenn der Fehlanpassungstuner so gezeigt ist, dass er innerhalb des Reflektometers des Ports 1 positioniert ist, kann er auch vor oder nach dem ersten und zweiten Richtkoppler positioniert sein.
Der Rauschempfänger kann mit einem beliebigen des dritten, vierten oder fünften Richtkopplers verbunden sein. Der vierte Richtkoppler kann durch einen Schalter ersetzt werden. Wenn ein Schalter verwendet wird, kann dieser vor oder nach dem dritten und fünften Richtkoppler positioniert sein.
3 veranschaulicht ein Prozessflussdiagramm, das einem Verfahren des Stands der Technik zum Durchführen einer Rauschparameterextraktion unter Verwendung mehrerer unterschiedlicher Instrumente entspricht.
In Schritt 100 werden der Netzanalysator und das Rauschzahlmessgerät kalibriert.
In Schritt 102 werden die S-Parameter des DUT gemessen.
In Schritt 104 wird die Lastanpassung des Rauschzahlmessgeräts mit dem Netzanalysator gemessen.
In Schritt 106 misst das Rauschzahlmessgerät die Rauschleistungsausgabe des DUT mit ein- und ausgeschalteter Rauschquelle.
In Schritt 108 wird der Eingangsport des DUT mit dem Fehlanpassungstuner verbunden.
In Schritt 110 wird die Rauschleistungsausgabe des DUT gemessen, wobei verschiedene Fehlanpassungen durch den Tuner bereitgestellt sind.
In Schritt 112 wird das DUT entfernt. Der Fehlanpassungstuner wird mit dem Netzanalysator verbunden. Die Reflexionskoeffizienten derselben Fehlanpassungen, die durch den Tuner in den vorhergehenden Schritten erzeugt wurden, werden gemessen.
In Schritt 114 wird die Rauschquelle mit dem Netzanalysator verbunden. Die Reflexionskoeffizienten werden mit ein- und ausgeschalteter Rauschquelle gemessen.
In Schritt 116 werden Daten gesammelt, die die Rauschleistungsausgabe des DUT zu verschiedenen Kombinationen von Anpassung und Rauscheingangsleistung von der Rauschquelle in Beziehung setzen.
In Schritt 118 werden die Rauschparameter des DUT unter Verwendung eines Rauschmodellanpassungsalgorithmus extrahiert.
In Schritt 120 wird die Rauschzahl des DUT für einen 50-Ohm-Eingangsanschluss vorausgesagt.
4 veranschaulicht eine Rauschparameterextraktion unter Verwendung des in 2 gezeigten Geräts.
In Schritt 200 wird das Gerät für S-Parameter- und Rauschleistungsmessungen kalibriert.
In Schritt 202 werden die S-Parameter des DUT gemessen.
In Schritt 204 wird die Lastanpassung des Rauschempfängers, der in den Port 2 des Geräts eingegliedert ist, gemessen.
In Schritt 206 wird die Rauschleistungsausgabe des DUT gemessen, wobei durch den in Port 1 des Geräts eingegliederten Tuner verschiedene Fehlanpassungen bereitgestellt werden.
In Schritt 208 werden Daten gesammelt, die die Rauschleistungsausgabe und die S-Parameter des DUT zu verschiedenen Kombinationen einer Eingangsanpassung in Beziehung setzen.
In Schritt 210 werden die Rauschparameter des DUT mit dem Rauschmodellanpassungsalgorithmus extrahiert.
In Schritt 212 wird die Rauschzahl des DUT für den 50-Ohm-Eingangsanschluss vorausgesagt.

Claims

Instrument zum Messen eines Testobjekts, das folgende Merkmale aufweist: eine erste Quelle (12); ein Reflektometer eines Ports 1 (20), das mit der ersten Quelle verbunden ist und zwei seriell verbundene Richtkoppler (14, 18) umfasst; einen Fehlanpassungstuner (16), der einen Durchgangszustand aufweist und eine Verbindung mit dem Reflektometer des Ports 1 herstellt; ein Reflektometer eines Ports 2 (32), das folgende Merkmale aufweist: einen ersten und zweiten Richtkoppler (24, 34), und entweder einen Schalter oder einen dritten Richtkoppler (28), der zwischen den ersten und zweiten Richtkoppler geschaltet ist; wobei das Testobjekt zwischen die Reflektometer des Ports 1 und des Ports 2 geschaltet ist; einen rauscharmen Empfänger (30), der eine Verbindung mit dem Reflektometer des Ports 2 herstellt; und eine zweite Quelle (36), die eine Verbindung mit dem Reflektometer des Ports 2 herstellt.
Instrument gemäß Anspruch 1, bei dem der Fehlanpassungstuner (16) ein ECal ist.
Instrument gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Fehlanpassungstuner (16) zwischen die erste Quelle (12) und das Reflektometer des Ports 1 (20) geschaltet ist.
Instrument gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Fehlanpassungstuner (16) zwischen die zwei seriell verbundenen Richtkoppler (14, 18) geschaltet ist.
Instrument gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Fehlanpassungstuner (16) zwischen das Reflektometer des Ports 1 (20) und das Testobjekt geschaltet ist.
Verfahren, das folgende Schritte aufweist: Kalibrieren eines Instruments für S-Parameter- und Rauschleistungsmessungen (100); Messen der S-Parameter eines Testobjekts (DUT) (102); Messen der Lastanpassung eines in den Port 2 des Instruments eingegliederten Rauschempfängers (104); Messen der Rauschleistungsausgabe des DUT, wobei verschiedene Fehlanpassungen durch den in den Port 1 des Instruments eingegliederten Fehlanpassungstuner bereitgestellt werden (106); Sammeln von Daten, die eine Rauschleistungsausgabe und S-Parameter des DUT zu verschiedenen Kombinationen einer Eingangsanpassung in Beziehung setzen; Extrahieren von Rauschparametern des DUT (118); und Voraussagen der Rauschzahl des DUT (120).
Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem das Instrument folgende Merkmale aufweist: eine erste Quelle (12); ein Reflektometer eines Ports 1 (20), das mit der ersten Quelle verbunden ist und zwei seriell verbundene Richtkoppler (14, 18) umfasst; einen Fehlanpassungstuner (16), der einen Durchgangszustand aufweist und eine Verbindung mit dem Reflektometer des Ports 1 herstellt; ein Reflektometer eines Ports 2 (32), das folgende Merkmale aufweist: einen ersten und zweiten Richtkoppler (24, 34), und entweder einen Schalter oder einen dritten Richtkoppler (28), der zwischen den ersten und zweiten Richtkoppler geschaltet ist; wobei das Testobjekt zwischen die Reflektometer des Ports 1 und des Ports 2 geschaltet ist; einen rauscharmen Empfänger (30), der eine Verbindung mit dem Reflektometer des Ports 2 herstellt; und eine zweite Quelle (36), die eine Verbindung mit dem Reflektometer des Ports 2 herstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem der Fehlanpassungstuner (16) ein ECal ist.
Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem der Fehlanpassungstuner (16) zwischen die erste Quelle (12) und das Reflektometer des Ports 1 (20) geschaltet ist.
Instrument gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem der Fehlanpassungstuner (16) zwischen die zwei seriell verbundenen Richtkoppler (14, 18) geschaltet ist.
Instrument gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem der Fehlanpassungstuner (16) zwischen das Reflektometer (20) des Ports 1 und das Testobjekt geschaltet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, das die Rauschzahl des DUT für einen 50-Ohm-Eingangsanschluss (120) voraussagt.