JP2005172438A

JP2005172438A - 単側波帯雑音指数測定方法

Info

Publication number: JP2005172438A
Application number: JP2003408364A
Authority: JP
Inventors: Koji Okada; 浩治岡田; Tatsuya Koyama; 達也小山; Shigekazu Tanaka; 重和田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】被試験装置における近似的な単側波帯雑音指数を求める際に、入力前段のイメージ周波数での雑音電力の影響を除去するために従来必要であったバンドパスフィルタを設けることなく、簡単な測定を行うだけで近似的な単側波帯雑音指数を容易に求めることができる単側波帯雑音指数測定方法を提供する。
【解決手段】被試験装置２０７に対する３条件による測定として、１つ目は、被試験装置２０７の両側波帯雑音指数を測定し、２つ目は、所望のＲＦ周波数における被試験装置２０７のゲインを測定し、３つ目は、イメージ周波数における被試験装置２０７のゲインを測定し、それらの測定値を用いて、演算により被試験装置２０７における近似的な単側波帯雑音指数を求める。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体素子などの高周波デバイスを測定するための電子機器及び技法であり、特に、被試験装置の雑音指数に対し、両側波帯雑音指数から、被試験装置の単側波帯雑音指数を求めるための単側波帯雑音指数測定方法に関するものである。

通常、無線周波数における被試験装置（ミキサ）の雑音指数測定では、ＬＯ信号によってダウンコンバートされるＩＦ出力信号は、ＲＦ入力信号成分、及びイメージ信号成分を含んだものとなる。従って、一般に中間周波数で得られる雑音電力は、２つの側波帯における雑音電力の平均であると考えられる。しかしながら、このイメージ信号成分は、被試験装置の周波数応答特性がフラットでなければ、単側波帯雑音指数測定結果に影響を及ぼすことになる。

図１には、ミキサによるダウンコンバートの結果が示されており、ＬＯ、ＲＦ、イメージ、及びＩＦ信号の間の関係が示されている。図１において、縦軸は信号電力を表し、横軸は信号周波数を表している。ＩＦ信号１０１は、ＬＯ信号１０４とＲＦ入力信号１０３との差に等しい周波数となり、ＲＦ入力信号は、ｆ_ＲＦ＝ｆ_ＬＯ−ｆ_ＩＦの、ＬＯ信号周波数未満の設定ＩＦ周波数をモニタすることによって測定される。しかし、一方でｆ_ＲＦ’＝ｆ_ＬＯ＋ｆ_ＩＦのＬＯ信号周波数を超えるイメージ信号も、同様にモニタされるＩＦ周波数の信号を発生する。このイメージ信号による測定の不確定さを解決するために、図１の破線１０５によって示されるｆ_ＲＦを含む周波数帯域に対して、被試験装置の入力段にバンドパスフィルタを設けることによって、ｆ_ＲＦ’のイメージ信号１０２を減衰させるのが通常である。

図３は、従来のバンドパスフィルタを用いた単側波帯雑音指数測定システムのブロック図の一例である。図３において、３０１は雑音源、３０２は単側波帯雑音指数に影響を与えるイメージ信号を除去するためのバンドパスフィルタ、３０３はＬＯ信号源、３０４は中間周波数に同調可能な可変中間周波数（ＩＦ）受信機、３０５は被試験装置を表している。単側波帯雑音指数測定において、望ましくないイメージ周波数のミキシング結果が、所定のＩＦ信号周波数で測定されないようにするためには、この帯域におけるバンドパスフィルタが不可欠である。

しかしながら、図３に示すような単側波帯雑音指数測定におけるイメージ周波数の雑音を除去するための従来の技法では、被試験装置３０５への雑音信号入力の前に、雑音信号に対しバンドパスフィルタ３０２によるフィルタリングを施さなければならない。イメージ信号にあたる望ましくない側波帯を除去するため、ある周波数範囲にわたってバンドパスフィルタ３０２の通過帯域が必要であり、バンドパスフィルタ３０２の通過帯域の中心周波数が、ＩＦ信号周波数だけＬＯ周波数から離隔するようにして、ＬＯ信号及びＲＦ入力信号の周波数変化に追随していなければならない。

しかし、これでは、被試験装置３０５それぞれに対して、適合するバンドパスフィルタ３０２が必要となり、また、通過帯域の異なる入力信号に対しては、バンドパスフィルタ３０２の通過帯域を切り替えなければならない。これは被試験装置３０５のコストの増加に結びつく可能性がある。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、被試験装置における近似的な単側波帯雑音指数を求める際に、簡単な測定を行うだけで近似的な単側波帯雑音指数を容易に求めることができ、試験コストおよび処理時間を大幅に削減することができる単側波帯雑音指数測定方法を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明の単側波帯雑音指数測定方法は、被試験装置に対する３条件による測定として、１つ目は、被試験装置の両側波帯雑音指数を測定し、２つ目は、所望のＲＦ周波数における被試験装置のゲインを測定し、３つ目は、イメージ周波数における被試験装置のゲインを測定し、それらの測定値を用いて、演算により被試験装置における近似的な単側波帯雑音指数を求める方法としたことを特徴とする。

以上により、３つの簡単な測定により得られた概知の値を用いることにより、従来では被試験装置への入力周波数の変化に対応する周波数帯毎に必要であった異なる被試験装置、および周波数帯毎の高価なバンドパスフィルタを設けることなく、演算により被試験装置における近似的な単側波帯雑音指数を求めることができる。

以上のように本発明によれば、被試験装置に対するＲＦ信号源による測定として、１つ目は、被試験装置の両側波帯雑音指数を測定し、２つ目は、所望のＲＦ周波数における被試験装置のゲインを測定し、３つ目は、イメージ周波数における被試験装置のゲインを測定し、それらの測定値を用いることにより、従来では被試験装置への入力周波数の変化に対応する周波数帯毎に必要であった異なる被試験装置、および周波数帯毎の高価なバンドパスフィルタを設けることなく、演算により被試験装置における近似的な単側波帯雑音指数を求めることができる。

そのため、被試験装置における近似的な単側波帯雑音指数を求める際に、簡単な測定を行うだけで近似的な単側波帯雑音指数を容易に求めることができ、試験コストおよび処理時間を大幅に削減することができる。

以下、本発明の実施の形態を示す単側波帯雑音指数測定方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図２は本実施の形態による被試験装置の単側波帯雑音指数測定システムのブロック図を示したものである。図２において、雑音源２０１と信号源２０２は、スイッチ２０４を介して被試験装置２０７の第１の入力端子２１に接続し、ＬＯ信号源２０３は被試験装置２０７の第２の入力端子２２に接続し、可変ＩＦ受信機２０５は被試験装置２０７の出力端子２３に接続し、それぞれ信号源２０２、スイッチ２０４、可変ＩＦ受信機２０５を制御するコントローラ２０６を有している。

この構成において、特定の周波数における被試験装置２０７の両側波帯雑音指数は、雑音源２０１をスイッチ２０４を介して被試験装置２０７の入力端子２１へ接続し、ＹＦＡＣＴＯＲ法を用いて可変ＩＦ受信機２０５によって測定される。

ここで、ＹＦＡＣＴＯＲ法による雑音指数の定義によれば、雑音指数ＮＦは、

で規格付けされた過激雑音比であり、Ｔ_Ｈ及びＴ_Ｃは、それぞれＨＯＴ状態、及びコールド状態における雑音源２０１の温度である。また、Ｎ_１及びＮ_２は、それぞれワットを単位とし、Ｎ_１はコールド状態における出力雑音電力、Ｎ_２はホット状態における出力雑音電力を示す。

これに従って、第１の測定では、被試験装置２０７の両側波帯雑音指数は、

である。ここで、Ｎ_ＣはＣＯＬＤ状態でのノイズパワー、Ｎ_ＨはＨＯＴ状態でのノイズパワーであり、また、Ｇ_１は所望のＲＦ入力周波数における被試験装置２０７の出力ゲイン、Ｇ_２はイメージ入力周波数における被試験装置２０７の出力ゲイン、及び、Ｎ_ａは被試験装置２０７の内部付加雑音を表している。これらを用いれば、被試験装置２０７の両側波帯雑音指数ＮＦ_ＤＳＢは、

となることがわかる。

次に、第２の測定では、スイッチ２０４により、信号源２０２の出力が被試験装置２０７の入力端子２１に接続され、出力周波数が所望のＲＦ周波数に設定される。被試験装置２０７の出力端子２３から出力される所定の中間周波数の出力を可変ＩＦ受信機２０５により測定することによって、被試験装置２０７の所望のＲＦ周波数での出力ゲインＧ_１が測定される。

次に、第３の測定では、信号源２０２がイメージ周波数に設定され、被試験装置２０７の入力端子２１に接続される。被試験装置２０７の出力端子２３から出力される所定の中間周波数の出力を可変ＩＦ受信機２０５により測定することによって、同じく被試験装置２０７のイメージ周波数での出力ゲインＧ_２が測定される。

次に、これら３つの測定結果より、所望のＲＦ周波数での単側波帯雑音指数が得られることを導く。まず（１）のＹＦＡＣＴＯＲ法による雑音指数の定義によれば、被試験装置の単側波帯雑音指数ＮＦ_ＳＳＢは、

であり、ここで、Ｎ_ＣはＣＯＬＤ状態でのノイズパワー、Ｇ_１は所望のＲＦ入力周波数における被試験装置２０７の出力ゲイン、及び、Ｎ_ａは被試験装置２０７の内部付加雑音を表している。これらを用いれば、被試験装置２０７の単側波帯雑音指数は、

（３）及び（５）によれば、

と近似することができる。

この方法によって、被試験装置２０７の近似的な単側波帯雑音指数を、両側波帯雑音指数、及び、適切に選択される周波数における出力ゲインを測定することによって、演算により求めることができる。

本発明の単側波帯雑音指数測定方法は、被試験装置における近似的な単側波帯雑音指数を求める際に、簡単な測定を行うだけで近似的な単側波帯雑音指数を容易に求めることができ、試験コストおよび処理時間を大幅に削減することができるものであり、半導体素子などの高周波デバイスを測定するための電子機器及び技法に適用できる。

一般的なダウンコンバータにおけるＲＦ、ＬＯ及びＩＦ信号の関係説明図本発明の実施の形態の単側波帯雑音指数測定方法を用いたシステム構成例を示すブロック図従来の単側波帯雑音指数測定方法を用いたシステム構成例を示すブロック図

符号の説明

２０１雑音源
２０２ＲＦ信号源
２０３局部発振器
２０４スイッチ
２０５同調可能中間周波数受信機
２０６コントローラ
２０７被試験装置
２１、２２、２３被試験装置の入力端子

Claims

雑音信号を出力する雑音源と、コントローラにより制御され可変周波数のＲＦ信号を発生する信号源と、前記コントローラにより制御され前記雑音源と前記信号源を被試験装置の入力へと切り替えるスイッチと、前記雑音源又は前記信号源の出力端に接続された第１の入力端子、および局部発振器の出力端に接続された第２の入力端子を備えた被試験装置と、前記コントローラにより制御され前記被試験装置の出力端子に接続された入力端を備えた中間周波数に同調可能な可変中間周波数受信機とからなる単側波帯雑音指数測定システムにより、前記被試験装置に対して、所望のＲＦ周波数で近似的な単側波帯雑音指数を測定するための単側波帯雑音指数測定方法であって、前記雑音源を前記被試験装置へ入力する場合に、所定の中間周波数の両側波帯雑音指数を測定する第１の測定工程と、所望の周波数におけるＲＦ信号を前記被試験装置へ入力する場合に、所定の中間周波数で所望のＲＦ入力周波数における出力ゲインを測定する第２の測定工程と、イメージ周波数におけるＲＦ信号を前記被試験装置へ入力する場合に、イメージ周波数における出力ゲインを測定する第３の測定工程とからなり、各測定工程により、それぞれ測定した前記両側波帯雑音指数測定値と前記所望の入力信号周波数と前記イメージ信号周波数の出力ゲインとを用い、それらの値による演算によって前記単側波帯雑音指数を求めることを特徴とする単側波帯雑音指数測定方法。