JP3471121B2 - 両側波帯測定から単側波帯雑音指数を求めるための装置及び方法 - Google Patents
両側波帯測定から単側波帯雑音指数を求めるための装置及び方法Info
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- JP3471121B2 JP3471121B2 JP11962995A JP11962995A JP3471121B2 JP 3471121 B2 JP3471121 B2 JP 3471121B2 JP 11962995 A JP11962995 A JP 11962995A JP 11962995 A JP11962995 A JP 11962995A JP 3471121 B2 JP3471121 B2 JP 3471121B2
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Superheterodyne Receivers (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気信号を測定するた
めの電子計器及び技法に関し、特に、被試験装置の雑音
指数を測定するための電子計器及び技法に関するもので
ある。特定として、本発明の一実施例は、両側波帯測定
から、被試験装置の単側波帯雑音指数を求めるための装
置及び方法を提供する。
めの電子計器及び技法に関し、特に、被試験装置の雑音
指数を測定するための電子計器及び技法に関するもので
ある。特定として、本発明の一実施例は、両側波帯測定
から、被試験装置の単側波帯雑音指数を求めるための装
置及び方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術】無線（例えば、マイクロ波）周波数にお
ける雑音指数の測定には、一般に、局部発振器（LO）及
びミキサを利用して、測定周波数を受信機による検出に
適した中間周波数（IF）にダウン・コンバートすること
が必要になる。被試験装置に関する従来の雑音指数測定
時には、被試験装置からの無線周波数（RF）入力信号
が、ミキサによってダウン・コンバートされる。ミキサ
は、RF入力信号と、LOによって生じる信号、または、LO
からの信号の高調波を組み合わせて、受信機による後続
の処理に適した周波数の、所定のＩＦ出力信号を発生す
る。これによって、所望の信号だけでなく、イメージ信
号のダウン・コンバートも行われる。中間周波数の、結
果得られる雑音電力は、一般に、２つの側波帯における
電力平均であると考えられる。しかし、このイメージ信
号は、被試験装置の周波数応答がフラットでなければ、
かなりの測定エラーの発生源になる可能性がある。Hewl
ett-Packard Application Note 57-2、「雑音指数測定確
度（Noise Figure MeasurementAccuracy）」を参照され
たい。
ける雑音指数の測定には、一般に、局部発振器（LO）及
びミキサを利用して、測定周波数を受信機による検出に
適した中間周波数（IF）にダウン・コンバートすること
が必要になる。被試験装置に関する従来の雑音指数測定
時には、被試験装置からの無線周波数（RF）入力信号
が、ミキサによってダウン・コンバートされる。ミキサ
は、RF入力信号と、LOによって生じる信号、または、LO
からの信号の高調波を組み合わせて、受信機による後続
の処理に適した周波数の、所定のＩＦ出力信号を発生す
る。これによって、所望の信号だけでなく、イメージ信
号のダウン・コンバートも行われる。中間周波数の、結
果得られる雑音電力は、一般に、２つの側波帯における
電力平均であると考えられる。しかし、このイメージ信
号は、被試験装置の周波数応答がフラットでなければ、
かなりの測定エラーの発生源になる可能性がある。Hewl
ett-Packard Application Note 57-2、「雑音指数測定確
度（Noise Figure MeasurementAccuracy）」を参照され
たい。
【０００３】図１のグラフには、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、及び所定の
IFの間の関係が明らかにされている。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。
所定のIF信号２５は、LO信号（または高調波）２７とRF
入力信号２９の差に等しい周波数を備えているので、RF
入力信号は、ｆRF＝（ｎ）ｆLO−ｆIF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、ｆ’RF＝（ｎ）ｆLO＋ｆIFのLO信号周波数
を超えるイメージRF信号も、モニタされるIF周波数の信
号を発生する。この曖昧さを解決するため、図１に示す
破線の曲線３１によって示された、ｆR EFを含む周波数
範囲にわたって、アナログ帯域フィルタを設けることに
よって、ｆ’REFのイメージ信号３３を減衰させるのが
普通である。望ましくないミキシング結果が測定されな
いようにするためには、帯域フィルタが不可欠である。
コンバートの結果が示されており、LO、RF、及び所定の
IFの間の関係が明らかにされている。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。
所定のIF信号２５は、LO信号（または高調波）２７とRF
入力信号２９の差に等しい周波数を備えているので、RF
入力信号は、ｆRF＝（ｎ）ｆLO−ｆIF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、ｆ’RF＝（ｎ）ｆLO＋ｆIFのLO信号周波数
を超えるイメージRF信号も、モニタされるIF周波数の信
号を発生する。この曖昧さを解決するため、図１に示す
破線の曲線３１によって示された、ｆR EFを含む周波数
範囲にわたって、アナログ帯域フィルタを設けることに
よって、ｆ’REFのイメージ信号３３を減衰させるのが
普通である。望ましくないミキシング結果が測定されな
いようにするためには、帯域フィルタが不可欠である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】イメージ雑音を除去す
るための従来の技法では、信号のダウン・コンバートを
行う前に、被試験装置からの信号にフィルタリングが施
される。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、雑音指数測定が実施される場合、帯
域フィルタの通過帯域は、通過帯域の中心周波数が、IF
信号周波数だけ、LO周波数（または高調波）から離隔す
るようにして、掃引LO信号に追随しなければならない。
これには、適合するフィルタが必要であり、広帯域測定
の場合には、磁気的に同調可能なイットリウム・イオン
・ガーネット（YIG）、またはバリウム・フェライトに
よるフィルタのような、同調可能帯域フィルタ、又は、
多重変換を伴う固定同調フィルタのいずれかを利用する
ことが必要になる。しかし、これには、通過帯域の異な
る多くのフィルタ、及び極めて高価な同調可能フィルタ
のいずれかが必要になるため、時間を浪費し、コストが
高くつく可能性がある。
るための従来の技法では、信号のダウン・コンバートを
行う前に、被試験装置からの信号にフィルタリングが施
される。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、雑音指数測定が実施される場合、帯
域フィルタの通過帯域は、通過帯域の中心周波数が、IF
信号周波数だけ、LO周波数（または高調波）から離隔す
るようにして、掃引LO信号に追随しなければならない。
これには、適合するフィルタが必要であり、広帯域測定
の場合には、磁気的に同調可能なイットリウム・イオン
・ガーネット（YIG）、またはバリウム・フェライトに
よるフィルタのような、同調可能帯域フィルタ、又は、
多重変換を伴う固定同調フィルタのいずれかを利用する
ことが必要になる。しかし、これには、通過帯域の異な
る多くのフィルタ、及び極めて高価な同調可能フィルタ
のいずれかが必要になるため、時間を浪費し、コストが
高くつく可能性がある。
【０００５】さらに、周波数変換技法の解析が、以前
に、マイクロ波トランジスタ雑音測定に適用されてい
る。１９７７年１１月の、IEEE Trans.on Microwave Th
eory andTechniques,vol.MTT-25,no.11,pp.870-873にお
ける、G.Caruso及びM.Sanninoによる「マイクロ波トラ
ンジスタ雑音温度の測定における周波数変換技法の解析
（Analysis of Frequensy-Conversion Techniques in M
easurements of MicrowaveTransistor Noise Temperatu
res）」、及び、１９７９年９月の、IEEE Trans.on Mic
rowave Theory and Techniques,vol.MTT-27,no.9,pp.77
9-783における、G.Caruso及びM.Sanninoによる「コンピ
ュータ支援周波数変換技法によるマイクロ波２ポート・
パラメータの決定（Determination of Microwave Two-P
ort NoiseParameters Through Computer-Aided Frequen
sy-Conversion Techniques）」を参照されたい。しか
し、報告された技法は、２つの側波帯の間における雑音
源インピーダンスの変化による雑音指数の変化を補正す
るだけのものである。また、適用された仮定には、可能
性のある全ての試験装置に当てはまるというわけにはい
かないものもある。
に、マイクロ波トランジスタ雑音測定に適用されてい
る。１９７７年１１月の、IEEE Trans.on Microwave Th
eory andTechniques,vol.MTT-25,no.11,pp.870-873にお
ける、G.Caruso及びM.Sanninoによる「マイクロ波トラ
ンジスタ雑音温度の測定における周波数変換技法の解析
（Analysis of Frequensy-Conversion Techniques in M
easurements of MicrowaveTransistor Noise Temperatu
res）」、及び、１９７９年９月の、IEEE Trans.on Mic
rowave Theory and Techniques,vol.MTT-27,no.9,pp.77
9-783における、G.Caruso及びM.Sanninoによる「コンピ
ュータ支援周波数変換技法によるマイクロ波２ポート・
パラメータの決定（Determination of Microwave Two-P
ort NoiseParameters Through Computer-Aided Frequen
sy-Conversion Techniques）」を参照されたい。しか
し、報告された技法は、２つの側波帯の間における雑音
源インピーダンスの変化による雑音指数の変化を補正す
るだけのものである。また、適用された仮定には、可能
性のある全ての試験装置に当てはまるというわけにはい
かないものもある。
【０００６】本発明の目的は、被試験装置に対する単側
波帯雑音指数測定の実施時に、イメージ周波数における
雑音電力を除去するための、アナログ・フィルタリング
に対する代替技法を提供することにある。さらに、本発
明のもう１つの目的は、これらの単側波帯雑音指数測定
に、雑音源の出力インピーダンスの変化、及び受信機と
の雑音源インピーダンス不整合に対して補正を加えるこ
とにある。
波帯雑音指数測定の実施時に、イメージ周波数における
雑音電力を除去するための、アナログ・フィルタリング
に対する代替技法を提供することにある。さらに、本発
明のもう１つの目的は、これらの単側波帯雑音指数測定
に、雑音源の出力インピーダンスの変化、及び受信機と
の雑音源インピーダンス不整合に対して補正を加えるこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の実施例の１つに
よれば、両側波帯測定を実施するダウン・コンバータを
利用して、被試験装置に関する単側波帯雑音指数を求め
るための装置及び方法が提供される。雑音源、ミキサ、
局部発振器、及び、雑音指数メータのような、同調可能
中間周波数受信機としての受信機から構成される、雑音
測定システムが提供される。被試験装置に対して、３つ
の独立した測定が実施される（１つ目は、RF測定周波数
の高い側における局部発振器周波数による測定、２つ目
は、RF測定周波数の低い側における局部発振器周波数に
よる測定、及び３つ目は、RF測定周波数の局部発振器周
波数と、その先行周波数の２倍の周波数に当たる中間周
波数による測定）。この結果、３つの未知数による３つ
の独立した式が得られることになり、この式からイメー
ジ雑音電力を求め、相殺することによって、被試験装置
に関する単側波帯雑音指数測定が可能になる。
よれば、両側波帯測定を実施するダウン・コンバータを
利用して、被試験装置に関する単側波帯雑音指数を求め
るための装置及び方法が提供される。雑音源、ミキサ、
局部発振器、及び、雑音指数メータのような、同調可能
中間周波数受信機としての受信機から構成される、雑音
測定システムが提供される。被試験装置に対して、３つ
の独立した測定が実施される（１つ目は、RF測定周波数
の高い側における局部発振器周波数による測定、２つ目
は、RF測定周波数の低い側における局部発振器周波数に
よる測定、及び３つ目は、RF測定周波数の局部発振器周
波数と、その先行周波数の２倍の周波数に当たる中間周
波数による測定）。この結果、３つの未知数による３つ
の独立した式が得られることになり、この式からイメー
ジ雑音電力を求め、相殺することによって、被試験装置
に関する単側波帯雑音指数測定が可能になる。
【０００８】本発明によれば、高価なフィルタリング装
置を必要とせずに、３つの独立した両側波帯（DSB）雑
音電力測定から、試験下の能動装置または受動装置の単
側波帯（SSB）雑音指数を求めるための装置及び方法が
提供される。正確な単側波帯雑音指数測定を達成するた
めには、完全な雑音源インピーダンス不整合補正が行え
ることも望ましい。雑音指数が周波数依存した能動試験
装置及び受動試験装置の両方に関して、さまざまな周波
数で得られる結果から、単側波帯雑音指数測定の精度が
立証されている。
置を必要とせずに、３つの独立した両側波帯（DSB）雑
音電力測定から、試験下の能動装置または受動装置の単
側波帯（SSB）雑音指数を求めるための装置及び方法が
提供される。正確な単側波帯雑音指数測定を達成するた
めには、完全な雑音源インピーダンス不整合補正が行え
ることも望ましい。雑音指数が周波数依存した能動試験
装置及び受動試験装置の両方に関して、さまざまな周波
数で得られる結果から、単側波帯雑音指数測定の精度が
立証されている。
【０００９】
【実施例】図２には、全体が番号１００で表示された、
本発明による雑音測定システムの実施例の１つに関する
ブロック図が示されている。本発明の望ましい実施例に
よれば、雑音測定システム１００は、雑音源１０２、マ
イクロ波ミキサ１０４、局部発振器１０６、及び、同調
可能中間周波数（IF）受信機１０８から構成される。受
信機１０８は、カリフォルニア州パロアルトのヒューレ
ット・パッカード社から同調可能IF受信機として入手可
能な、HP8970A雑音指数メータとすることが可能であ
る。受信機１０８を用いて、非補正雑音電力測定が実施
される。アイソレータ１１０は、さらに詳細に後述する
ように、雑音源のインピーダンス不整合による受信機の
雑音指数及び利得の変化を処理するための、単純な補正
が容易になるので、受信機１０８の入力に設けることが
望ましい。１９８６年４月の、IEEE Trans. Microwave
Theory Tech.,vol.MTT-34,no.4,pp.451-453における、
M.W.Pospieszalskiによる「On the Measurement of Iso
lator and Receiver with Isolator at the Input」、
１９８９年の、Arch.Elektron.Ubertragungstechn.,vo
l.43,no.2,pp.125-128における、U.Meierによる「Measu
rements of Non-Matched Twoports with Automatic Noi
se Figure Meters」、及び、１９８９年の、Kleinheuba
cher Berichte,vol.32,pp.137-145における、U.Meier、
J.H.Hinken、及びM.Ikonomouによる「Rauschparameter
von GaAs-MESFETs in Flossenleitungstechnik」を参照
されたい。雑音測定システム１００は、さらに、下記の
ように、出力雑音電力を測定し、被試験装置の単側波帯
雑音指数を求めるため、HPIB（IEEE488）計器制御バス
によって雑音源１０２（図３）及び局部発振器１０６
に、また、バス（図２及び図３）によって受信機１０８
に接続されるのが望ましい、例えば、デスク・トップ・
パーソナル・コンピュータのようなコントローラ１１２
も具備している。
本発明による雑音測定システムの実施例の１つに関する
ブロック図が示されている。本発明の望ましい実施例に
よれば、雑音測定システム１００は、雑音源１０２、マ
イクロ波ミキサ１０４、局部発振器１０６、及び、同調
可能中間周波数（IF）受信機１０８から構成される。受
信機１０８は、カリフォルニア州パロアルトのヒューレ
ット・パッカード社から同調可能IF受信機として入手可
能な、HP8970A雑音指数メータとすることが可能であ
る。受信機１０８を用いて、非補正雑音電力測定が実施
される。アイソレータ１１０は、さらに詳細に後述する
ように、雑音源のインピーダンス不整合による受信機の
雑音指数及び利得の変化を処理するための、単純な補正
が容易になるので、受信機１０８の入力に設けることが
望ましい。１９８６年４月の、IEEE Trans. Microwave
Theory Tech.,vol.MTT-34,no.4,pp.451-453における、
M.W.Pospieszalskiによる「On the Measurement of Iso
lator and Receiver with Isolator at the Input」、
１９８９年の、Arch.Elektron.Ubertragungstechn.,vo
l.43,no.2,pp.125-128における、U.Meierによる「Measu
rements of Non-Matched Twoports with Automatic Noi
se Figure Meters」、及び、１９８９年の、Kleinheuba
cher Berichte,vol.32,pp.137-145における、U.Meier、
J.H.Hinken、及びM.Ikonomouによる「Rauschparameter
von GaAs-MESFETs in Flossenleitungstechnik」を参照
されたい。雑音測定システム１００は、さらに、下記の
ように、出力雑音電力を測定し、被試験装置の単側波帯
雑音指数を求めるため、HPIB（IEEE488）計器制御バス
によって雑音源１０２（図３）及び局部発振器１０６
に、また、バス（図２及び図３）によって受信機１０８
に接続されるのが望ましい、例えば、デスク・トップ・
パーソナル・コンピュータのようなコントローラ１１２
も具備している。
【００１０】特定の周波数で雑音源１０２とミキサ１０
４の間に接続される、図２に示す被試験装置（DUT）の
雑音指数は、 （ａ）入力終端の雑音温度が２９０Ｋの場合の、DUTの
出力ポートにおいて有効な単位帯域幅当たりの全雑音電
力 対 （ｂ）入力周波数における入力終端に起因する（ａ）の
部分 の比として定義される。
４の間に接続される、図２に示す被試験装置（DUT）の
雑音指数は、 （ａ）入力終端の雑音温度が２９０Ｋの場合の、DUTの
出力ポートにおいて有効な単位帯域幅当たりの全雑音電
力 対 （ｂ）入力周波数における入力終端に起因する（ａ）の
部分 の比として定義される。
【００１１】１９６０年１月の、Proc.IRE,vol.48,pp.6
0-68における「IRE Standards on Methods of Measurin
g Noise in Linear Two-Parts,1959」を参照されたい。
この定義から下記の式が導き出される： （１）雑音指数＝F＝No／GNi ここで、No及びGNiは、ワットを単位とし、それぞれ、
雑音電力出力及び入力を表しており、Gは、DUTの利得を
表している。
0-68における「IRE Standards on Methods of Measurin
g Noise in Linear Two-Parts,1959」を参照されたい。
この定義から下記の式が導き出される： （１）雑音指数＝F＝No／GNi ここで、No及びGNiは、ワットを単位とし、それぞれ、
雑音電力出力及び入力を表しており、Gは、DUTの利得を
表している。
【００１２】本発明の実施例の１つによる方法では、３
つの出力雑音電力測定を用いて、所望のRF測定周波数に
おける単側波帯出力雑音電力が得られる。第１の測定
は、図４に示す番号２００により表されるように、コン
トローラ１１２によって所望のRFの高い側に設定された
局部発振器１０６を用いて実施される。図４に示す番号
２０２により表されるように、中間周波数（IF1）が、
コントローラ１１２によって、２つの測定側波帯が所望
のRF及びRF＋2IF1において生じるように、選択される。
図４に示す番号２０４により表されるように、式（１）
を利用すると、この結果、 （２） N1＝（FGNi）RF＋（FGNi）RF+2IF1 の第１の出力雑音電力測定値が得られる。尚、N 1 ,N ２ ,N
３ 等（N ２ 及びN ３ 等については後述）の式の右辺に現れ
る添字の2IF1は、実際には、2IF 1 であるが、表記の都合
上、本明細書においては、2IF1と記載している。
つの出力雑音電力測定を用いて、所望のRF測定周波数に
おける単側波帯出力雑音電力が得られる。第１の測定
は、図４に示す番号２００により表されるように、コン
トローラ１１２によって所望のRFの高い側に設定された
局部発振器１０６を用いて実施される。図４に示す番号
２０２により表されるように、中間周波数（IF1）が、
コントローラ１１２によって、２つの測定側波帯が所望
のRF及びRF＋2IF1において生じるように、選択される。
図４に示す番号２０４により表されるように、式（１）
を利用すると、この結果、 （２） N1＝（FGNi）RF＋（FGNi）RF+2IF1 の第１の出力雑音電力測定値が得られる。尚、N 1 ,N ２ ,N
３ 等（N ２ 及びN ３ 等については後述）の式の右辺に現れ
る添字の2IF1は、実際には、2IF 1 であるが、表記の都合
上、本明細書においては、2IF1と記載している。
【００１３】第２の測定の場合、図４に示す番号２０６
により表されるように、局部発振器１０６は、所望のRF
の低い側に設定される。図４に示す番号２０８により表
されるように、中間周波数は、測定側波帯が所望のRF及
びRF−2IF1において生じるように、同じままである。図
４に示す番号２１０により表されるように、再び、式
（１）を利用すると、この結果、 （３）N2＝（FGNi）RF＋（FGNi）RF-2IF1 の第２の出力雑音電力測定値が得られる。
により表されるように、局部発振器１０６は、所望のRF
の低い側に設定される。図４に示す番号２０８により表
されるように、中間周波数は、測定側波帯が所望のRF及
びRF−2IF1において生じるように、同じままである。図
４に示す番号２１０により表されるように、再び、式
（１）を利用すると、この結果、 （３）N2＝（FGNi）RF＋（FGNi）RF-2IF1 の第２の出力雑音電力測定値が得られる。
【００１４】第３の測定は、図４に示す番号２１２によ
り表されるように、所望のRFに設定された局部発振器１
０６を用いて実施される。図４に示す番号２１４により
表されるように、中間周波数は、２つの側波帯がRF＋2I
F1及びRF−2IF1において生じるように、前述の周波数の
２倍（IF2＝2×IF1）として選択される。図４に示す番
号２１６により表されるように、再び、式（１）を利用
すると、この結果、 （４）N3＝（FGNi）RF+2IF1＋（FGNi）RF-2IF1 の第３の出力雑音電力測定値が得られる。
り表されるように、所望のRFに設定された局部発振器１
０６を用いて実施される。図４に示す番号２１４により
表されるように、中間周波数は、２つの側波帯がRF＋2I
F1及びRF−2IF1において生じるように、前述の周波数の
２倍（IF2＝2×IF1）として選択される。図４に示す番
号２１６により表されるように、再び、式（１）を利用
すると、この結果、 （４）N3＝（FGNi）RF+2IF1＋（FGNi）RF-2IF1 の第３の出力雑音電力測定値が得られる。
【００１５】式（２）、（３）、及び（４）において、
N1、N2、及びN3は、ワットを単位とする。これらの出力
雑音電力測定値のうち、最初の２つは互いに加算され、
第３の測定値は減算され、 （５）N1＋N2−N3＝2（FGNi）RF となり、この結果、望ましくない側波帯から電力が除去
され、所望のRF測定周波数における雑音電力だけが残さ
れる。従って、 （６）単側波帯雑音指数＝（N1＋N2−N3）／2GNi となる。図５には、第３の測定値によって、２つの先行
測定値から望ましくない側波帯を相殺する方法がグラフ
で示されている。
N1、N2、及びN3は、ワットを単位とする。これらの出力
雑音電力測定値のうち、最初の２つは互いに加算され、
第３の測定値は減算され、 （５）N1＋N2−N3＝2（FGNi）RF となり、この結果、望ましくない側波帯から電力が除去
され、所望のRF測定周波数における雑音電力だけが残さ
れる。従って、 （６）単側波帯雑音指数＝（N1＋N2−N3）／2GNi となる。図５には、第３の測定値によって、２つの先行
測定値から望ましくない側波帯を相殺する方法がグラフ
で示されている。
【００１６】ところで、「ホット」状態と「コールド」
状態の間における雑音源出力インピーダンスの変化が及
ぼす測定値の精度に対する影響については、既に調査が
行われている。１９７５年９月の、IEEE Trans.Instru
m.Meas.,vol.IM-24,no.3,pp239-242における、G.Mamola
及びM.Sanninoによる「Source Mismatch Effects on Me
asurements of Linear Two-Port Noise Temparature
s」、及び、１９８４年６月の、Microwave Journal,pp8
5-98における、N.J.Kuhnによる「Curing a Subtlebut S
ignificant Causes of Noise Figure Error」を参照さ
れたい。受信機の雑音指数及び利得に対する雑音源イン
ピーダンスの不整合による影響についても、発表されて
いる。１９８８年の、18th European Microwave Confer
ence,pp.924-929における、L.Pradell、A.Comeron、及び
A.Ramirezによる「A General Analysis of Errors in N
oise Measurement Systems」、１９８６年４月の、IEEE
Trans.Microwave Theory Tech.,vol.MTT-34,no.4,pp.4
51-453における、M.W.Pospieszalskiによる「On the Me
asurement of Isolator and Receiver with Isolatorat
the Input」、及び１９８９年の、Arch.Elektron.Uber
tragungstechn.,vol.43,no.2,pp.125-128における、U.M
eierによる「Measurements of Non-Matched Twoports w
ith Automatic Noise Figure Meters」を参照された
い。
状態の間における雑音源出力インピーダンスの変化が及
ぼす測定値の精度に対する影響については、既に調査が
行われている。１９７５年９月の、IEEE Trans.Instru
m.Meas.,vol.IM-24,no.3,pp239-242における、G.Mamola
及びM.Sanninoによる「Source Mismatch Effects on Me
asurements of Linear Two-Port Noise Temparature
s」、及び、１９８４年６月の、Microwave Journal,pp8
5-98における、N.J.Kuhnによる「Curing a Subtlebut S
ignificant Causes of Noise Figure Error」を参照さ
れたい。受信機の雑音指数及び利得に対する雑音源イン
ピーダンスの不整合による影響についても、発表されて
いる。１９８８年の、18th European Microwave Confer
ence,pp.924-929における、L.Pradell、A.Comeron、及び
A.Ramirezによる「A General Analysis of Errors in N
oise Measurement Systems」、１９８６年４月の、IEEE
Trans.Microwave Theory Tech.,vol.MTT-34,no.4,pp.4
51-453における、M.W.Pospieszalskiによる「On the Me
asurement of Isolator and Receiver with Isolatorat
the Input」、及び１９８９年の、Arch.Elektron.Uber
tragungstechn.,vol.43,no.2,pp.125-128における、U.M
eierによる「Measurements of Non-Matched Twoports w
ith Automatic Noise Figure Meters」を参照された
い。
【００１７】本発明の方法の望ましい実施例によれば、
出力雑音電力測定は、雑音源１０２の出力インピーダン
スの変化と、受信機１０８との雑音源インピーダンスの
不整合の両方について、補正が施される。まず、DUT及
びアイソレータ１１０のＳパラメータ、並びに、「ホッ
ト」状態及び「コールド」状態における雑音源出力反射
係数が、図６に示す番号２９８により表されるように、
ベクトル・ネット・ワーク解析器を利用して、問題とな
る周波数範囲にわたって、従来の方法で特性づけられ
る。雑音源１０２がコールド状態の場合は、雑音源に組
み込まれた雑音ダイオードが「オフ」のため、雑音源
は、室温において、その値が、例えば、５０Ωといっ
た、雑音測定システム１００の残りの部分の特性インピ
ーダンスに等しい、抵抗器として見られる。雑音源１０
２がホット状態の場合は、雑音ダイオードが「オン」の
ため、雑音源は、高温における抵抗器として見られる。
ホット出力雑音電力測定とコールド出力雑音電力測定の
両方が、図３に示すように、受信機１０８を較正するた
め、雑音源１０２をアイソレータ１１０の入力に接続し
て、実施される。次に、図２に示すように、雑音源１０
２とアイソレータ１１０の間にDUTを挿入して、コール
ド出力雑音電力測定が実施される。
出力雑音電力測定は、雑音源１０２の出力インピーダン
スの変化と、受信機１０８との雑音源インピーダンスの
不整合の両方について、補正が施される。まず、DUT及
びアイソレータ１１０のＳパラメータ、並びに、「ホッ
ト」状態及び「コールド」状態における雑音源出力反射
係数が、図６に示す番号２９８により表されるように、
ベクトル・ネット・ワーク解析器を利用して、問題とな
る周波数範囲にわたって、従来の方法で特性づけられ
る。雑音源１０２がコールド状態の場合は、雑音源に組
み込まれた雑音ダイオードが「オフ」のため、雑音源
は、室温において、その値が、例えば、５０Ωといっ
た、雑音測定システム１００の残りの部分の特性インピ
ーダンスに等しい、抵抗器として見られる。雑音源１０
２がホット状態の場合は、雑音ダイオードが「オン」の
ため、雑音源は、高温における抵抗器として見られる。
ホット出力雑音電力測定とコールド出力雑音電力測定の
両方が、図３に示すように、受信機１０８を較正するた
め、雑音源１０２をアイソレータ１１０の入力に接続し
て、実施される。次に、図２に示すように、雑音源１０
２とアイソレータ１１０の間にDUTを挿入して、コール
ド出力雑音電力測定が実施される。
【００１８】本発明の方法の望ましい実施例によれば、
各周波数毎に、DUTに関する単側波帯雑音指数を得るた
め、較正モード時には、３回のホット出力雑音電力測定
と３回のコールド出力雑音電力測定が実施され、測定モ
ード時には、雑音源１０２とアイソレータ１１０の間に
DUTを挿入して、３回の出力雑音電力測定が実施され
る。図６に示す番号３００により表されるように、各場
合とも、最初の測定は、コントローラ１１２によって、
局部発振器１０６を所望のRFの高い側に設定して実施さ
れる。図６に示す番号３０２により表されるように、中
間周波数（IF1）は、コントローラ１１２によって、２
つの測定側波帯が所望のRF及びRF＋2IF1において生じる
ように、選択される。この結果、ホット較正出力雑音電
力（NH1）、コールド較正出力雑音電力（NC1）、及び第
１の測定出力雑音電力（NMEAS1）の測定値が、図６に示
す番号３０４により表されるように、 （７）NH1＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF＋［（kBTH＋
kBTR）GR(0)MH］RF+2IF1 図６に示す番号３０６により表されるように、 （８）NC1＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF＋［（kBTC＋
kBTR）GR(0)MC］RF+2IF1 図６に示す番号３０８により表されるように、 （９）ＮMEAS1＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)
MDUT］RF＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)
MDUT］RF+2IF1 として得られることになる。
各周波数毎に、DUTに関する単側波帯雑音指数を得るた
め、較正モード時には、３回のホット出力雑音電力測定
と３回のコールド出力雑音電力測定が実施され、測定モ
ード時には、雑音源１０２とアイソレータ１１０の間に
DUTを挿入して、３回の出力雑音電力測定が実施され
る。図６に示す番号３００により表されるように、各場
合とも、最初の測定は、コントローラ１１２によって、
局部発振器１０６を所望のRFの高い側に設定して実施さ
れる。図６に示す番号３０２により表されるように、中
間周波数（IF1）は、コントローラ１１２によって、２
つの測定側波帯が所望のRF及びRF＋2IF1において生じる
ように、選択される。この結果、ホット較正出力雑音電
力（NH1）、コールド較正出力雑音電力（NC1）、及び第
１の測定出力雑音電力（NMEAS1）の測定値が、図６に示
す番号３０４により表されるように、 （７）NH1＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF＋［（kBTH＋
kBTR）GR(0)MH］RF+2IF1 図６に示す番号３０６により表されるように、 （８）NC1＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF＋［（kBTC＋
kBTR）GR(0)MC］RF+2IF1 図６に示す番号３０８により表されるように、 （９）ＮMEAS1＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)
MDUT］RF＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)
MDUT］RF+2IF1 として得られることになる。
【００１９】TH及びTCは、コントローラ１１２によって
選択されたホット状態及びコールド状態における雑音源
１０２の温度であり（THは、雑音源の過剰雑音比から計
算される）、TR及びTEは、それぞれ、受信機１０８及び
ＤＵＴの実効入力雑音温度である。Bは測定帯域幅を表
し、kはボルツマン定数である。
選択されたホット状態及びコールド状態における雑音源
１０２の温度であり（THは、雑音源の過剰雑音比から計
算される）、TR及びTEは、それぞれ、受信機１０８及び
ＤＵＴの実効入力雑音温度である。Bは測定帯域幅を表
し、kはボルツマン定数である。
【００２０】GR(0)は、ゼロの反射係数が、受信機１０
８の入力に関連づけられた場合における、受信機１０８
の有効利得である。この反射係数がゼロでない場合、受
信機１０８の有効利得は、不整合係数によってGR(0)に
関連づけられる。１９８９年の、Arch.Elektron.Ubertr
agungstechn.,vol.43,no.2,pp125-128における、U.Meie
rによる「Measurements of Non-Matched Twoports with
Automatic Noise Figure Meters」、及び１９８９年
の、Kleinheubacher Berichte,vol.32,pp137-145におけ
る、U.Meier、J.H.Hinken、及びM.Ikonomouによる、「Ra
uschparameter von GaAs-MESFETs in Flossenleitungst
echnik」を参照されたい。この不整合係数は、次の通り
である： （１０）
８の入力に関連づけられた場合における、受信機１０８
の有効利得である。この反射係数がゼロでない場合、受
信機１０８の有効利得は、不整合係数によってGR(0)に
関連づけられる。１９８９年の、Arch.Elektron.Ubertr
agungstechn.,vol.43,no.2,pp125-128における、U.Meie
rによる「Measurements of Non-Matched Twoports with
Automatic Noise Figure Meters」、及び１９８９年
の、Kleinheubacher Berichte,vol.32,pp137-145におけ
る、U.Meier、J.H.Hinken、及びM.Ikonomouによる、「Ra
uschparameter von GaAs-MESFETs in Flossenleitungst
echnik」を参照されたい。この不整合係数は、次の通り
である： （１０）
【００２１】
【数１】
【００２２】ここで、ΓOUTは、雑音源１０２に接続さ
れた場合の、試験装置の出力反射係数であり、ΓSH及び
ΓSCは、それぞれ、ホット状態及びコールド状態におけ
る雑音源出力反射係数であり、S11ISLは、アイソレータ
１１０のS11を表している。
れた場合の、試験装置の出力反射係数であり、ΓSH及び
ΓSCは、それぞれ、ホット状態及びコールド状態におけ
る雑音源出力反射係数であり、S11ISLは、アイソレータ
１１０のS11を表している。
【００２３】GDUTは、特定の周波数におけるDUTの有効
利得であり、周知の関係式を利用して、そのＳパラメー
タ及び雑音源出力反射係数から次のように計算される。
利得であり、周知の関係式を利用して、そのＳパラメー
タ及び雑音源出力反射係数から次のように計算される。
【００２４】（１１）
【００２５】
【数２】
【００２６】第２の測定の場合、図５に示す番号３１０
により表されるように、局部発振器１０６は、所望のRF
の低い側に設定される。中間周波数は、図６に示す番号
３１２により表されるように、中間周波数は同じままで
あり、測定側波帯が、所望のRF及びRF−2IF1において生
じるようになっている。この結果、ホット較正出力雑音
電力（NH2）、コールド較正出力雑音電力（NC2）、及び
第２の測定出力雑音電力（NMEAS2）の測定値が、図６に
示す番号３１４により表されるように、 （１２）NH2＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF＋［（kBTH
＋kBTR）GR(0)MH］RF-2IF1 図６に示す番号３１６により表されるように、 （１３）NC2＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF＋［（kBTC
＋kBTR）GR(0)MC］RF-2IF1 図６に示す番号３１８により表されるように、 （１４）NMEAS2＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕G
R(0)MDUT］RF＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)M
DUT］RF-2IF1 として得られることになる。
により表されるように、局部発振器１０６は、所望のRF
の低い側に設定される。中間周波数は、図６に示す番号
３１２により表されるように、中間周波数は同じままで
あり、測定側波帯が、所望のRF及びRF−2IF1において生
じるようになっている。この結果、ホット較正出力雑音
電力（NH2）、コールド較正出力雑音電力（NC2）、及び
第２の測定出力雑音電力（NMEAS2）の測定値が、図６に
示す番号３１４により表されるように、 （１２）NH2＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF＋［（kBTH
＋kBTR）GR(0)MH］RF-2IF1 図６に示す番号３１６により表されるように、 （１３）NC2＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF＋［（kBTC
＋kBTR）GR(0)MC］RF-2IF1 図６に示す番号３１８により表されるように、 （１４）NMEAS2＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕G
R(0)MDUT］RF＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)M
DUT］RF-2IF1 として得られることになる。
【００２７】第３の測定は、図６に示す番号３２０によ
り表されるように、局部発振器１０６を所望のRFに設定
して実施される。図６に示す番号３２２により表される
ように、中間周波数は、２つの側波帯がRF＋2IF1及びRF
−2IF1において生じるように、その先行周波数の２倍
（IF2＝2×IF1）として選択される。この結果、ホット
較正出力雑音電力（NH3）、コールド較正出力雑音電力
（NC3）、及び第３の測定出力雑音電力（NMEAS3）の測
定値が、図６に示す番号３２４により表されるように、 （１５）NH3＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF+2IF1＋
［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF-2IF1 図６に示す番号３２６により表されるように、 （１６）NC3＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF+2IF1＋
［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF-2IF1 図６に示す番号３２８により表されるように、 （１７）NMEAS3＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕G
R(0)MDUT］RF+2IF1＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕G
R(0)MDUT］RF-2IF1 として得られることになる。雑音電力は、全て、単位が
ワットである。これら出力雑音電力測定値のうち最初の
２つを合計し、第３の測定値を引くと、 （１８）NH＝NH1＋NH2−NH3＝2［（kBTH＋kBTR）GR(0)M
H］RF （１９）NC＝NC1＋NC2−NC3＝2［（kBTC＋kBTR）GR(0)M
C］RF （２０）NMEAS＝NMEAS1＋NMEAS2−NMEAS3＝2［〔（kBTC
＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］RF として得られる。
り表されるように、局部発振器１０６を所望のRFに設定
して実施される。図６に示す番号３２２により表される
ように、中間周波数は、２つの側波帯がRF＋2IF1及びRF
−2IF1において生じるように、その先行周波数の２倍
（IF2＝2×IF1）として選択される。この結果、ホット
較正出力雑音電力（NH3）、コールド較正出力雑音電力
（NC3）、及び第３の測定出力雑音電力（NMEAS3）の測
定値が、図６に示す番号３２４により表されるように、 （１５）NH3＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF+2IF1＋
［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF-2IF1 図６に示す番号３２６により表されるように、 （１６）NC3＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF+2IF1＋
［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF-2IF1 図６に示す番号３２８により表されるように、 （１７）NMEAS3＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕G
R(0)MDUT］RF+2IF1＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕G
R(0)MDUT］RF-2IF1 として得られることになる。雑音電力は、全て、単位が
ワットである。これら出力雑音電力測定値のうち最初の
２つを合計し、第３の測定値を引くと、 （１８）NH＝NH1＋NH2−NH3＝2［（kBTH＋kBTR）GR(0)M
H］RF （１９）NC＝NC1＋NC2−NC3＝2［（kBTC＋kBTR）GR(0)M
C］RF （２０）NMEAS＝NMEAS1＋NMEAS2−NMEAS3＝2［〔（kBTC
＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］RF として得られる。
【００２８】この方法によって、望ましくない側波帯か
らの電力が排除され、必要なRF周波数における雑音電力
だけが残される。図５には、これがグラフ形式で示され
ている。
らの電力が排除され、必要なRF周波数における雑音電力
だけが残される。図５には、これがグラフ形式で示され
ている。
【００２９】さらに、受信機１０８の雑音温度TRは、同
じ不整合係数によって、GR(0)としてゼロ出力反射係数
の被試験装置に関連づけられると、受信機雑音係数と関
連することになり、以下の式で示される。
じ不整合係数によって、GR(0)としてゼロ出力反射係数
の被試験装置に関連づけられると、受信機雑音係数と関
連することになり、以下の式で示される。
【００３０】（２１）
【００３１】
【数３】
【００３２】１９８９年の、Arch.Elektron.Ubertragun
gstechn.,vol.43,no.2,pp125-128における、U.Meierに
よる「Measurements of Non-Matched Twoports with Au
tomatic Noise Figure Meters」、及び１９８９年の、K
leinheubacher Berichte,vol.32,pp137-145における、
U.Meier、J.H.Hinken、及びM.Ikonomouによる、「Rausch
parameter von GaAs-MESFETs in Flossenleitungstechn
ik」を参照されたい。
gstechn.,vol.43,no.2,pp125-128における、U.Meierに
よる「Measurements of Non-Matched Twoports with Au
tomatic Noise Figure Meters」、及び１９８９年の、K
leinheubacher Berichte,vol.32,pp137-145における、
U.Meier、J.H.Hinken、及びM.Ikonomouによる、「Rausch
parameter von GaAs-MESFETs in Flossenleitungstechn
ik」を参照されたい。
【００３３】式（２１）を式（１８）、（１９）、及び
（２０）と組み合わせると、次のようになる。
（２０）と組み合わせると、次のようになる。
【００３４】
（２２）NH＝2kBGR(0)［T0FR(0)＋MH（TH−T0）］
（２３）NC＝2kBGR(0)［T0FR(0)＋MC（TC−T0）］
（２４）NMEAS＝2kBGR(0)［T0FR(0)＋MDUT（T0FDUTGDUT
＋TCGDUT−T0GDUT−T0）］ 式（２２）から式（２３）を引いて、再整理すると、次
のようになる。
＋TCGDUT−T0GDUT−T0）］ 式（２２）から式（２３）を引いて、再整理すると、次
のようになる。
【００３５】（２５）
【００３６】
【数４】
【００３７】簡単にするため、TCが、T0に等しいものと
仮定すると、式（２３）、（２４）、及び（２５）から
次のようになる。
仮定すると、式（２３）、（２４）、及び（２５）から
次のようになる。
【００３８】（２６）
【００３９】
【数５】
【００４０】図６に示す番号３３０により表されるよう
に、試験装置の雑音指数は、ｄＢで表現される単なる雑
音係数である。
に、試験装置の雑音指数は、ｄＢで表現される単なる雑
音係数である。
【００４１】以上の導出には、いくつかの仮定が含まれ
ている。その仮定とは、次の通りである。
ている。その仮定とは、次の通りである。
【００４２】第１の仮定は、受信機１０８の通過帯域の
形状が、２つの中間周波数（IF1及びIF2）の間で変化し
ないということである。受信機１０８として用いられる
HP8970A雑音指数メータは、帯域幅が約４ＭＨｚであ
る。図５には、理想の同じ帯域幅を有する測定雑音電力
が示されている。通過帯域の形状は、理想的である必要
はないが、２つの中間周波数の間において通過帯域の形
状が変化すると、これは、望ましくない側波帯の相殺に
悪影響を及ぼすため、エラーが生じる。
形状が、２つの中間周波数（IF1及びIF2）の間で変化し
ないということである。受信機１０８として用いられる
HP8970A雑音指数メータは、帯域幅が約４ＭＨｚであ
る。図５には、理想の同じ帯域幅を有する測定雑音電力
が示されている。通過帯域の形状は、理想的である必要
はないが、２つの中間周波数の間において通過帯域の形
状が変化すると、これは、望ましくない側波帯の相殺に
悪影響を及ぼすため、エラーが生じる。
【００４３】第２の仮定は、ミキサ１０４が、各IF毎
に、同じ割合で、両方の側波帯をダウン・コンバートす
るということである。ミキサによってダウン・コンバー
トされた電力は、一般に、両側波帯における電力の平均
と仮定される。各側波帯は、同じ割合でダウン・コンバ
ートする必要はないが、中間周波数が異なることによっ
て、不平衡が変化すると、エラーが生じることになる。
に、同じ割合で、両方の側波帯をダウン・コンバートす
るということである。ミキサによってダウン・コンバー
トされた電力は、一般に、両側波帯における電力の平均
と仮定される。各側波帯は、同じ割合でダウン・コンバ
ートする必要はないが、中間周波数が異なることによっ
て、不平衡が変化すると、エラーが生じることになる。
【００４４】受信機１０８の中間周波数が、受信機の帯
域幅に比較して高ければ、最初の２つの仮定はおそらく
有効である。例えば、４ＭＨｚの帯域幅は、１０ＭＨｚ
のIFのかなりの割合を占めることになり、従って、通過
帯域の形状変化は、１００ＭＨｚ及び２００ＭＨｚの中
間周波数を利用する場合より、１０ＭＨｚ及び２０ＭＨ
ｚの中間周波数を利用する場合のほうが、おそらく重大
になる。
域幅に比較して高ければ、最初の２つの仮定はおそらく
有効である。例えば、４ＭＨｚの帯域幅は、１０ＭＨｚ
のIFのかなりの割合を占めることになり、従って、通過
帯域の形状変化は、１００ＭＨｚ及び２００ＭＨｚの中
間周波数を利用する場合より、１０ＭＨｚ及び２０ＭＨ
ｚの中間周波数を利用する場合のほうが、おそらく重大
になる。
【００４５】第３の仮定は、受信機１０８は、RF測定周
波数に対して正確に同調するということである。受信機
１０８として用いられるHP8970A雑音指数メータは、最
大同調エラーが±６ＭＨｚである。カリフォルニア州パ
ロアルトのヒューレット・パッカード社の、HP Part N
o.08970-90015の「HP8790A Operating and Service Man
ual」を参照されたい。受信機の同調エラーは、やは
り、望ましくない側波帯の相殺に悪影響を及ぼしうる。
また、受信機１０８が、Ｓパラメータの測定のために用
いられるベクトル・ネットワーク解析器と同じ周波数に
正確に同調しない場合、インピーダンス不整合の補正に
エラーを生じることになる。合成局部発振器を備えた最
新の測定受信機の場合、この仮定は有効である。不整合
の極めてひどい装置の測定における同調の不正確さによ
って生じるエラーについては、１９９３年１２月の、IE
EE Trans.Microwave Theory Tech.,vol.MTT-42,no.6,pp
983-989における、E.C.Valk、D.Routledge、J.F.Vaneldi
k、及びT.L.Landeckerらによる「Microwave Noise Meas
urement Errors Caused by Frequency Discrepancies a
nd Nonzero Bandwidth」において究明されているが、お
そらくこの場合は無視してもよい。
波数に対して正確に同調するということである。受信機
１０８として用いられるHP8970A雑音指数メータは、最
大同調エラーが±６ＭＨｚである。カリフォルニア州パ
ロアルトのヒューレット・パッカード社の、HP Part N
o.08970-90015の「HP8790A Operating and Service Man
ual」を参照されたい。受信機の同調エラーは、やは
り、望ましくない側波帯の相殺に悪影響を及ぼしうる。
また、受信機１０８が、Ｓパラメータの測定のために用
いられるベクトル・ネットワーク解析器と同じ周波数に
正確に同調しない場合、インピーダンス不整合の補正に
エラーを生じることになる。合成局部発振器を備えた最
新の測定受信機の場合、この仮定は有効である。不整合
の極めてひどい装置の測定における同調の不正確さによ
って生じるエラーについては、１９９３年１２月の、IE
EE Trans.Microwave Theory Tech.,vol.MTT-42,no.6,pp
983-989における、E.C.Valk、D.Routledge、J.F.Vaneldi
k、及びT.L.Landeckerらによる「Microwave Noise Meas
urement Errors Caused by Frequency Discrepancies a
nd Nonzero Bandwidth」において究明されているが、お
そらくこの場合は無視してもよい。
【００４６】さらに、周囲測定温度が、２９０Ｋで安定
しているものと仮定される。２９０Ｋ以外の温度は、導
出時に簡単に処理されるが、温度が、異なる中間周波数
で実施される出力雑音電力測定間において変化すること
になる場合、エラーが生じることになる。この影響は無
視しうると仮定される。１９８６年６月の、IEEE Tran
s.Instrum.Meas.,vol.IM-35,no.2,pp228における、M.W.
Pospieszalskiによる「Comments on ‘Simultaneous De
termination of Transistor Noise,Gain and Scatterin
g Parameters for Amplifier Design Through Noise Fi
gure Measurements Only' and reply by G.Martines an
d M.Sannino」、及び１９８８年１月の、IEEE Trans. M
icrowave Theory Tech.,vol.MTT-36,no.1,pp170-172に
おける、M.W.Pospieszalskiによる「Comments on ‘A M
ethod for Measurement of Lossesin the Noise-Matchi
ng Microwave Network While Measuring Transistor No
iseParameters' and reply by G.Martines and M.Sanni
no」を参照されたい。
しているものと仮定される。２９０Ｋ以外の温度は、導
出時に簡単に処理されるが、温度が、異なる中間周波数
で実施される出力雑音電力測定間において変化すること
になる場合、エラーが生じることになる。この影響は無
視しうると仮定される。１９８６年６月の、IEEE Tran
s.Instrum.Meas.,vol.IM-35,no.2,pp228における、M.W.
Pospieszalskiによる「Comments on ‘Simultaneous De
termination of Transistor Noise,Gain and Scatterin
g Parameters for Amplifier Design Through Noise Fi
gure Measurements Only' and reply by G.Martines an
d M.Sannino」、及び１９８８年１月の、IEEE Trans. M
icrowave Theory Tech.,vol.MTT-36,no.1,pp170-172に
おける、M.W.Pospieszalskiによる「Comments on ‘A M
ethod for Measurement of Lossesin the Noise-Matchi
ng Microwave Network While Measuring Transistor No
iseParameters' and reply by G.Martines and M.Sanni
no」を参照されたい。
【００４７】最後の仮定は、アイソレータ１１０が理想
的であるということである。実際のアイソレータの使用
によって生じるエラーは、問題となる周波数範囲にわた
っては無視し得るものと仮定される。
的であるということである。実際のアイソレータの使用
によって生じるエラーは、問題となる周波数範囲にわた
っては無視し得るものと仮定される。
【００４８】本発明による両側波帯測定から単側波帯雑
音指数を求める方法は、３ＧＨｚ〜４ＧＨｚの周波数範
囲で、IF1＝２００ＭＨｚ、IF2＝４００ＭＨｚとして、
能動装置と受動装置の両方について試験が実施された。
周波数の関数としての各DUTの利得は、カリフォルニア
州パロアルトのヒューレット・パッカード社から入手可
能なHP 8510Cベクトル・ネットワーク解析器を利用して
測定され、出力雑音電力は、HP 8970A雑音指数メータに
よって測定された。６ｄＢ減衰器、及びパッケージMMIC
増幅器が、試験装置として用いられた。本発明による方
法が正確であることを立証するため、雑音指数が周波数
に応じて激しく変動する試験装置が測定された。これを
達成するため、減衰器、及び増幅器の入力に複数の長さ
の導波管（ＷＲ−１８７）を接続し、結果生じるカスケ
ードの雑音指数が、減衰率が急激に変化する、導波管の
ほぼカット・オフ周波数において測定された。
音指数を求める方法は、３ＧＨｚ〜４ＧＨｚの周波数範
囲で、IF1＝２００ＭＨｚ、IF2＝４００ＭＨｚとして、
能動装置と受動装置の両方について試験が実施された。
周波数の関数としての各DUTの利得は、カリフォルニア
州パロアルトのヒューレット・パッカード社から入手可
能なHP 8510Cベクトル・ネットワーク解析器を利用して
測定され、出力雑音電力は、HP 8970A雑音指数メータに
よって測定された。６ｄＢ減衰器、及びパッケージMMIC
増幅器が、試験装置として用いられた。本発明による方
法が正確であることを立証するため、雑音指数が周波数
に応じて激しく変動する試験装置が測定された。これを
達成するため、減衰器、及び増幅器の入力に複数の長さ
の導波管（ＷＲ−１８７）を接続し、結果生じるカスケ
ードの雑音指数が、減衰率が急激に変化する、導波管の
ほぼカット・オフ周波数において測定された。
【００４９】図７には、周波数応答がフラットでない試
験装置の場合、ＤＳＢ雑音指数測定が、特定の周波数に
おいて、期待値からどれほどの偏差を生じるかというこ
と、及び、予測通り、その結果がIFに依存することを立
証するため、導波管／減衰器カスケードの両側波帯雑音
指数、及び有効減衰率が示されている。この雑音指数
は、受動装置の有効減衰率に等しくなるのが望ましい。
験装置の場合、ＤＳＢ雑音指数測定が、特定の周波数に
おいて、期待値からどれほどの偏差を生じるかというこ
と、及び、予測通り、その結果がIFに依存することを立
証するため、導波管／減衰器カスケードの両側波帯雑音
指数、及び有効減衰率が示されている。この雑音指数
は、受動装置の有効減衰率に等しくなるのが望ましい。
【００５０】図８には、導波管／減衰器カスケードに関
する式（２６）を利用して計算された雑音指数、及び試
験装置の有効減衰率が示されている。本発明の方法に従
って、両側波帯測定から単側波帯雑音指数を求める方法
によれば、図７に示す同等の両側波帯測定とは異なり、
有効減衰値のほぼ上に位置する雑音指数が得られるの
は、明らかである。
する式（２６）を利用して計算された雑音指数、及び試
験装置の有効減衰率が示されている。本発明の方法に従
って、両側波帯測定から単側波帯雑音指数を求める方法
によれば、図７に示す同等の両側波帯測定とは異なり、
有効減衰値のほぼ上に位置する雑音指数が得られるの
は、明らかである。
【００５１】図９には、導波管／増幅器カスケードに関
する式（２６）を利用して計算された雑音指数が示され
ている。比較のため、IFを低くしたＤＳＢ雑音電力測定
値によって計算した同等の雑音指数、及び有効減衰率も
示されている。導波管のカット・オフ周波数より低い周
波数における雑音指数は、導波管によって付加される損
失のため、高くなる。試験装置の雑音指数は、減衰率と
同じ形状をたどるべきであるが、雑音指数は、増幅器に
よって付加される雑音のため、より高い値を有すること
になる。
する式（２６）を利用して計算された雑音指数が示され
ている。比較のため、IFを低くしたＤＳＢ雑音電力測定
値によって計算した同等の雑音指数、及び有効減衰率も
示されている。導波管のカット・オフ周波数より低い周
波数における雑音指数は、導波管によって付加される損
失のため、高くなる。試験装置の雑音指数は、減衰率と
同じ形状をたどるべきであるが、雑音指数は、増幅器に
よって付加される雑音のため、より高い値を有すること
になる。
【００５２】最後に、インピーダンス不整合補正手順の
試験として、図１０には、入力及び出力の整合が不十分
になるように調整した、受動機械式同調器の有効利得及
び雑音指数が示されている。図示の測定雑音指数は、式
（２６）から求められ、完全に整合した試験装置である
と仮定して計算されたものである（すなわち、全ての不
整合係数は１に等しく、GDUTは｜S21｜2に等しい）。完
全に整合した試験装置であるという仮定による結果に
は、かなりのエラーが生じるが、不整合を補正した結果
得られる雑音指数は、期待値に近い（ジッタによって生
じるエラー範囲内）ということが分かる。
試験として、図１０には、入力及び出力の整合が不十分
になるように調整した、受動機械式同調器の有効利得及
び雑音指数が示されている。図示の測定雑音指数は、式
（２６）から求められ、完全に整合した試験装置である
と仮定して計算されたものである（すなわち、全ての不
整合係数は１に等しく、GDUTは｜S21｜2に等しい）。完
全に整合した試験装置であるという仮定による結果に
は、かなりのエラーが生じるが、不整合を補正した結果
得られる雑音指数は、期待値に近い（ジッタによって生
じるエラー範囲内）ということが分かる。
【００５３】要するに、周知のように、試験装置の周波
数応答がフラットでなければ、両側波帯雑音指数測定
は、エラーを生じやすい。図７から明らかなように、６
ｄＢ導波管／減衰器カスケードにおけるＤＳＢ雑音指数
測定は、その雑音指数が周波数に依存する場合、導波管
のほぼカット・オフ周波数において期待値との相違が生
じ、応答が予測通りより平坦な場合には、より高い周波
数において期待値と一致することになる。本発明によ
る、両側波帯測定から単側波帯雑音指数を求める方法
は、較正と測定の両方に適用して、高価なフィルタを必
要とせずに、測定周波数範囲全体にわたって、望ましく
ない側波帯を相殺し、単側波帯雑音指数を得ることに成
功した。この方法には、完全なインピーダンス不整合補
正を含めることが可能であり、図１０に示すように、こ
れによって、不整合試験装置に関する測定の精度が向上
する。
数応答がフラットでなければ、両側波帯雑音指数測定
は、エラーを生じやすい。図７から明らかなように、６
ｄＢ導波管／減衰器カスケードにおけるＤＳＢ雑音指数
測定は、その雑音指数が周波数に依存する場合、導波管
のほぼカット・オフ周波数において期待値との相違が生
じ、応答が予測通りより平坦な場合には、より高い周波
数において期待値と一致することになる。本発明によ
る、両側波帯測定から単側波帯雑音指数を求める方法
は、較正と測定の両方に適用して、高価なフィルタを必
要とせずに、測定周波数範囲全体にわたって、望ましく
ない側波帯を相殺し、単側波帯雑音指数を得ることに成
功した。この方法には、完全なインピーダンス不整合補
正を含めることが可能であり、図１０に示すように、こ
れによって、不整合試験装置に関する測定の精度が向上
する。
【００５４】本発明による、両側波帯測定から単側波帯
雑音指数を求める方法は、周波数ポイント毎に、３つの
雑音電力測定値を利用することが必要になる。これは、
従来の技法よりも時間がかかるように思えるが、ある周
波数範囲にわたる測定の場合、IF及び周波数ステップを
慎重に選択すれば、従来の測定回数の２倍をほんの少し
超えるだけの測定で済む。追加測定は、ほとんどが、従
来の技法で必要とされる周波数と同じ周波数で実施さ
れ、周波数スパンにおいて２つの周波数ポイントを追加
するだけで済む。この方法には、いくつかの仮定が含ま
れているが、中間周波数が受信機の帯域幅に比較して高
い場合には、これらの仮定に起因するエラーは、無視し
うると考えられる。
雑音指数を求める方法は、周波数ポイント毎に、３つの
雑音電力測定値を利用することが必要になる。これは、
従来の技法よりも時間がかかるように思えるが、ある周
波数範囲にわたる測定の場合、IF及び周波数ステップを
慎重に選択すれば、従来の測定回数の２倍をほんの少し
超えるだけの測定で済む。追加測定は、ほとんどが、従
来の技法で必要とされる周波数と同じ周波数で実施さ
れ、周波数スパンにおいて２つの周波数ポイントを追加
するだけで済む。この方法には、いくつかの仮定が含ま
れているが、中間周波数が受信機の帯域幅に比較して高
い場合には、これらの仮定に起因するエラーは、無視し
うると考えられる。
【００５５】上述の本発明の実施例は、さまざまな修
正、変更、及び適応が可能であることが理解され、認識
されるであろう。例えば、図２及び図３には、外部コン
トローラ１１２が示されているが、該コントローラは、
代わりに、受信機１０８に組み込まれる、マイクロプロ
セッサのような、内部コントローラとすることも可能で
ある。さらに、雑音源１０２に組み込まれる雑音ダイオ
ードは、代わりに、それぞれ、雑音源のホット状態及び
コールド状態が得られるように、オーブンによって加熱
され、液体窒素によって冷却される、抵抗器とすること
も可能である。雑音源１０２は、それぞれ、ホット状態
及びコールド状態が得られるように、オン・オフされる
ガス放電管、又は交互に、大地（またはラジオ星）及び
何もない空に向けられるアンテナとすることも可能であ
る。全ては、特許請求項の等価物の意味及び範囲内に包
含されることを意図するものである。
正、変更、及び適応が可能であることが理解され、認識
されるであろう。例えば、図２及び図３には、外部コン
トローラ１１２が示されているが、該コントローラは、
代わりに、受信機１０８に組み込まれる、マイクロプロ
セッサのような、内部コントローラとすることも可能で
ある。さらに、雑音源１０２に組み込まれる雑音ダイオ
ードは、代わりに、それぞれ、雑音源のホット状態及び
コールド状態が得られるように、オーブンによって加熱
され、液体窒素によって冷却される、抵抗器とすること
も可能である。雑音源１０２は、それぞれ、ホット状態
及びコールド状態が得られるように、オン・オフされる
ガス放電管、又は交互に、大地（またはラジオ星）及び
何もない空に向けられるアンテナとすることも可能であ
る。全ては、特許請求項の等価物の意味及び範囲内に包
含されることを意図するものである。
【００５６】以下に、本発明の実施態様を列挙する。
【００５７】１．所定のRF測定周波数で被試験装置に関
する単側波帯雑音指数を求めるための装置において、該
装置が、出力を備えたノイズ源と、第１の入力、第２の
入力、及び出力を備えたミキサと、ノイズ源の出力に接
続された入力と、ミキサの第１の入力に接続された出力
を備える、被試験装置と、ミキサの第２の入力に接続さ
れた出力を備える、可変周波数の局部発振器信号を発生
するための局部発振器と、被試験装置の出力雑音電力を
測定するために、ミキサの出力に接続された入力を備え
る、同調可能中間周波数受信機と、局部発振器、及び受
信機に接続されたコントローラと、から構成され、コン
トローラにより制御され、所定のRF測定周波数の高い側
の周波数を有する第１の局部発振器信号と、所定のRF測
定周波数の低い側の周波数を有する第２の局部発振器信
号と、所定のRF測定周波数の周波数を有する第３の局部
発振器信号とから構成される、３つの局部発振器信号を
別個に発生する、局部発振器と、コントローラにより制
御され、局部発振器が第１の局部発振器信号を発生する
場合には、第１の所定の中間周波数で、被試験装置の第
１の出力雑音電力を測定し、局部発振器が第２の局部発
振器信号を発生する場合には、第１の所定の中間周波数
で、被試験装置の第２の出力雑音電力を測定し、局部発
振器が第３の局部発振器信号を発生する場合には、第１
の中間周波数の２倍に等しい第２の所定の中間周波数
で、被試験装置の第３の出力雑音電力を測定する、受信
機と、被試験装置の単側波帯雑音指数測定値が得られる
ように、イメージ雑音電力を相殺するために、第１、第
２、及び第３の出力雑音電力測定値を組み合わせるため
のコントローラと、からなる装置。
する単側波帯雑音指数を求めるための装置において、該
装置が、出力を備えたノイズ源と、第１の入力、第２の
入力、及び出力を備えたミキサと、ノイズ源の出力に接
続された入力と、ミキサの第１の入力に接続された出力
を備える、被試験装置と、ミキサの第２の入力に接続さ
れた出力を備える、可変周波数の局部発振器信号を発生
するための局部発振器と、被試験装置の出力雑音電力を
測定するために、ミキサの出力に接続された入力を備え
る、同調可能中間周波数受信機と、局部発振器、及び受
信機に接続されたコントローラと、から構成され、コン
トローラにより制御され、所定のRF測定周波数の高い側
の周波数を有する第１の局部発振器信号と、所定のRF測
定周波数の低い側の周波数を有する第２の局部発振器信
号と、所定のRF測定周波数の周波数を有する第３の局部
発振器信号とから構成される、３つの局部発振器信号を
別個に発生する、局部発振器と、コントローラにより制
御され、局部発振器が第１の局部発振器信号を発生する
場合には、第１の所定の中間周波数で、被試験装置の第
１の出力雑音電力を測定し、局部発振器が第２の局部発
振器信号を発生する場合には、第１の所定の中間周波数
で、被試験装置の第２の出力雑音電力を測定し、局部発
振器が第３の局部発振器信号を発生する場合には、第１
の中間周波数の２倍に等しい第２の所定の中間周波数
で、被試験装置の第３の出力雑音電力を測定する、受信
機と、被試験装置の単側波帯雑音指数測定値が得られる
ように、イメージ雑音電力を相殺するために、第１、第
２、及び第３の出力雑音電力測定値を組み合わせるため
のコントローラと、からなる装置。
【００５８】２．同調可能中間周波数受信機が、雑音指
数メータであることを特徴とする、前項１に記載の装
置。
数メータであることを特徴とする、前項１に記載の装
置。
【００５９】３．コントローラが、被試験装置の非補正
単側波帯雑音指数測定値が得られるようにするやり方
で、第１の出力雑音電力測定値と、第２の出力雑音電力
測定値とを加算し、第３の出力雑音電力測定値を減算し
て、第１、第２、及び第３の出力雑音電力測定値を組み
合わせて、イメージ雑音電力を相殺し、被試験装置の単
側波帯雑音指数測定値が得られるようにするということ
を特徴とする、前項１に記載の装置。
単側波帯雑音指数測定値が得られるようにするやり方
で、第１の出力雑音電力測定値と、第２の出力雑音電力
測定値とを加算し、第３の出力雑音電力測定値を減算し
て、第１、第２、及び第３の出力雑音電力測定値を組み
合わせて、イメージ雑音電力を相殺し、被試験装置の単
側波帯雑音指数測定値が得られるようにするということ
を特徴とする、前項１に記載の装置。
【００６０】４．雑音源インピーダンスの不整合によ
る、受信機の雑音指数及び利得の変化を処理するための
補正を容易にするために、被試験装置の出力に接続され
た入力と、ミキサの第１の入力に接続された出力を備え
る、アイソレータから更になることを特徴とする、前項
１に記載の装置。
る、受信機の雑音指数及び利得の変化を処理するための
補正を容易にするために、被試験装置の出力に接続され
た入力と、ミキサの第１の入力に接続された出力を備え
る、アイソレータから更になることを特徴とする、前項
１に記載の装置。
【００６１】５．コントローラが、外部コントローラで
あることを特徴とする、前項１に記載の装置。
あることを特徴とする、前項１に記載の装置。
【００６２】６．コントローラが、同調可能中間周波数
受信機に組み込まれた内部コントローラであることを特
徴とする、前項１に記載の装置。
受信機に組み込まれた内部コントローラであることを特
徴とする、前項１に記載の装置。
【００６３】７．所定のRF測定周波数（RF）で、被試験
装置の単側波帯雑音指数を求めるための方法において、
被試験装置の入力を雑音源の出力に接続するステップ
と、被試験装置の出力をミキサの第１の入力に接続する
ステップと、局部発振器をミキサの第２の入力に接続す
るステップと、ミキサの出力を同調可能中間周波数受信
機に接続するステップと、所定のRF測定周波数の高い側
の周波数を有する、第１の局部発振器信号を発生するス
テップと、２つの測定側波帯が、所定のRF測定周波数と
RF＋2IF1において生じるように、第１の受信機中間周波
数（IF1）を選択するステップと、第１の局部発振器信
号が発生され、第１の受信機中間周波数が選択される間
に、受信機によって、第１の出力雑音電力： N1＝（FGNi）RF＋（FGNi）RF+2IF1 を測定するステップと、所定のRF測定周波数の低い側の
周波数を有する、第２の局部発振器信号を発生するステ
ップと、２つの測定側波帯が、所定のRF測定周波数とRF
−2IF1において生じるように、第１の受信機中間周波数
（IF1）を選択するステップと、第２の局部発振器信号
が発生され、第１の受信機中間周波数が選択される間
に、受信機によって、第２の出力雑音電力： N2＝（FGNi）RF＋（FGNi）RF-2IF1 を測定するステップと、所定のRF測定周波数に等しい周
波数を有する、第３の局部発振器信号を発生するステッ
プと、２つの測定側波帯が、RF＋2IF1及びRF−2IF1にお
いて生じるように、第１の中間周波数の２倍の第２の受
信機中間周波数（IF2）（IF2＝2×IF1）を選択するステ
ップと、第３の局部発振器信号が発生され、第２の受信
機中間周波数が選択される間に、受信機によって、第３
の出力雑音電力： N3＝（FGNi）RF+2IF1＋（FGNi）RF-2IF1 を測定するステップと、第１と第２の雑音電力測定値を
加算し、第３の雑音電力測定値を減算することにより、
第１、第２、及び第３の雑音電力測定値を組み合わせ、 N1＋N2−N3＝2（FGNi）RF として、望ましくない側波帯から電力を排除し、所定の
RF測定周波数における雑音電力だけを残すステップと、
被試験装置の単側波帯雑音指数を： 単側波帯雑音指数＝（N1＋N2−N3）／2GNi として求めるステップ（ここで、Niは雑音電力入力を表
し、Gは被試験装置の利得を表す）と、を含む方法。
装置の単側波帯雑音指数を求めるための方法において、
被試験装置の入力を雑音源の出力に接続するステップ
と、被試験装置の出力をミキサの第１の入力に接続する
ステップと、局部発振器をミキサの第２の入力に接続す
るステップと、ミキサの出力を同調可能中間周波数受信
機に接続するステップと、所定のRF測定周波数の高い側
の周波数を有する、第１の局部発振器信号を発生するス
テップと、２つの測定側波帯が、所定のRF測定周波数と
RF＋2IF1において生じるように、第１の受信機中間周波
数（IF1）を選択するステップと、第１の局部発振器信
号が発生され、第１の受信機中間周波数が選択される間
に、受信機によって、第１の出力雑音電力： N1＝（FGNi）RF＋（FGNi）RF+2IF1 を測定するステップと、所定のRF測定周波数の低い側の
周波数を有する、第２の局部発振器信号を発生するステ
ップと、２つの測定側波帯が、所定のRF測定周波数とRF
−2IF1において生じるように、第１の受信機中間周波数
（IF1）を選択するステップと、第２の局部発振器信号
が発生され、第１の受信機中間周波数が選択される間
に、受信機によって、第２の出力雑音電力： N2＝（FGNi）RF＋（FGNi）RF-2IF1 を測定するステップと、所定のRF測定周波数に等しい周
波数を有する、第３の局部発振器信号を発生するステッ
プと、２つの測定側波帯が、RF＋2IF1及びRF−2IF1にお
いて生じるように、第１の中間周波数の２倍の第２の受
信機中間周波数（IF2）（IF2＝2×IF1）を選択するステ
ップと、第３の局部発振器信号が発生され、第２の受信
機中間周波数が選択される間に、受信機によって、第３
の出力雑音電力： N3＝（FGNi）RF+2IF1＋（FGNi）RF-2IF1 を測定するステップと、第１と第２の雑音電力測定値を
加算し、第３の雑音電力測定値を減算することにより、
第１、第２、及び第３の雑音電力測定値を組み合わせ、 N1＋N2−N3＝2（FGNi）RF として、望ましくない側波帯から電力を排除し、所定の
RF測定周波数における雑音電力だけを残すステップと、
被試験装置の単側波帯雑音指数を： 単側波帯雑音指数＝（N1＋N2−N3）／2GNi として求めるステップ（ここで、Niは雑音電力入力を表
し、Gは被試験装置の利得を表す）と、を含む方法。
【００６４】８．雑音源の出力から被試験装置の入力を
切断し、ミキサの第１の入力から被試験装置の出力を切
断するステップと、アイソレータの入力を雑音源の出力
に接続し、アイソレータの出力をミキサの第１の入力に
接続するステップと、有効な利得データを得るために、
ベクトル・ネットワーク解析器を用いて、被試験装置の
Ｓパラメータを測定するステップと、第１の較正データ
を得るために、ベクトル・ネットワーク解析器を用い
て、アイソレータのＳパラメータを測定するステップ
と、第２の較正データを得るために、ベクトル・ネット
ワーク解析器を用いて、ホット状態、及びコールド状態
における雑音源の出力反射係数を測定するステップと、
有効な利得データ、及び第１と第２の較正データを用い
て、雑音源の出力インピーダンスの変化、及び受信機と
の雑音源のインピーダンス不整合の両方に関して、出力
雑音電力測定値に補正を加えるステップと、を更に含む
ことを特徴とする、前項７に記載の方法。
切断し、ミキサの第１の入力から被試験装置の出力を切
断するステップと、アイソレータの入力を雑音源の出力
に接続し、アイソレータの出力をミキサの第１の入力に
接続するステップと、有効な利得データを得るために、
ベクトル・ネットワーク解析器を用いて、被試験装置の
Ｓパラメータを測定するステップと、第１の較正データ
を得るために、ベクトル・ネットワーク解析器を用い
て、アイソレータのＳパラメータを測定するステップ
と、第２の較正データを得るために、ベクトル・ネット
ワーク解析器を用いて、ホット状態、及びコールド状態
における雑音源の出力反射係数を測定するステップと、
有効な利得データ、及び第１と第２の較正データを用い
て、雑音源の出力インピーダンスの変化、及び受信機と
の雑音源のインピーダンス不整合の両方に関して、出力
雑音電力測定値に補正を加えるステップと、を更に含む
ことを特徴とする、前項７に記載の方法。
【００６５】９．雑音源がコールド状態の場合は、雑音
源に組み込まれた雑音ダイオードがオフのため、雑音源
は、室温における、その値が特性インピーダンスに等し
い、抵抗器の働きをし、雑音源がホット状態の場合は、
雑音ダイオードがオンのため、雑音源は、高温における
抵抗器の働きをするということを特徴とする、前項８に
記載の方法。
源に組み込まれた雑音ダイオードがオフのため、雑音源
は、室温における、その値が特性インピーダンスに等し
い、抵抗器の働きをし、雑音源がホット状態の場合は、
雑音ダイオードがオンのため、雑音源は、高温における
抵抗器の働きをするということを特徴とする、前項８に
記載の方法。
【００６６】１０．特性インピーダンスが、５０Ωであ
ることを特徴とする、前項９に記載の方法。
ることを特徴とする、前項９に記載の方法。
【００６７】１１．所定のRF測定周波数（RF）で、被試
験装置に関する単側波帯雑音指数を求めるための方法に
おいて、該方法は、ベクトル・ネットワーク解析器を用
いて、被試験装置のＳパラメータを測定するステップ
と、ベクトル・ネットワーク解析器を用いて、アイソレ
ータのＳパラメータを測定するステップと、ベクトル・
ネットワーク解析器を用いて、ホット状態及びコールド
状態における雑音源の出力反射係数を測定するステップ
と、アイソレータの入力を雑音源の出力に接続し、アイ
ソレータの出力をミキサの第１の入力に接続するステッ
プと、局部発振器をミキサの第２の入力に接続するステ
ップと、ミキサの出力を同調可能中間周波数受信機に接
続するステップと、所定のRF測定周波数の高い側の周波
数を有する、第１の局部発振器信号を発生するステップ
と、２つの測定側波帯が、所定のRF測定周波数とRF＋2I
F1において生じるように、第１の受信機中間周波数（IF
1）を選択するステップと、受信機によって、第１のホ
ット較正測定（NH1）： NH1＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF＋［（kBTH＋kBTR）
GR(0)MH］RF+2IF1 を実施するステップと、受信機によって、第１のコール
ド較正測定（NC1）： NC1＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF＋［（kBTC＋kBTR）
GR(0)MC］RF+2IF1 を実施するステップと、被試験装置の入力を雑音源の出
力に接続し、被試験装置の出力をアイソレータの入力に
接続するステップと、受信機によって、第１の出力雑音
電力測定（NMEAS1）： NMEAS1＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF+2IF1 を実施するステップと、雑音源の出力から被試験装置の
入力を切断し、ミキサの第１の入力から被試験装置の出
力を切断するステップと、雑音源の出力をアイソレータ
の入力に接続するステップと、所定のRF測定周波数の低
い側の周波数を有する、第２の局部発振器信号を発生す
るステップと、２つの測定側波帯が、所定のRF測定周波
数とRF−2IF1において生じるように、第１の受信機中間
周波数（IF1）を選択するステップと、受信機によっ
て、第２のホット較正測定（NH2）： NH2＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF＋［（kBTH＋kBTR）
GR(0)MH］RF-2IF1 を実施するステップと、受信機によって、第２のコール
ド較正測定（NC2）： NC2＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF＋［（kBTC＋kBTR）
GR(0)MC］RF-2IF1 を実施するステップと、被試験装置の入力を雑音源の出
力に接続し、被試験装置の出力をアイソレータの入力に
接続するステップと、受信機によって、第２の出力雑音
電力測定（NMEAS2）： NMEAS2＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF-2IF1 を実施するステップと、雑音源の出力から被試験装置の
入力を切断し、ミキサの第１の入力から被試験装置の出
力を切断するステップと、雑音源の出力をアイソレータ
の入力に接続するステップと、所定のRF測定周波数に等
しい周波数を有する、第３の局部発振器信号を発生する
ステップと、２つの測定側波帯が、RF＋2IF1及びRF−2I
F1において生じるように、第１の中間周波数の２倍（IF
2＝2×IF1）として選択される第２の受信機中間周波数
（IF2）を選択するステップと、受信機によって、第３
のホット較正測定（NH3）： NH3＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF+2IF1＋［（kBTH＋k
BTR）GR(0)MH］RF-2IF1 を実施するステップと、受信機によって、第３のコール
ド較正測定（NC3）： NC3＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF+2IF1＋［（kBTC＋k
BTR）GR(0)MC］RF-2IF1 を実施するステップと、被試験装置の入力を雑音源の出
力に接続し、被試験装置の出力をアイソレータの入力に
接続するステップと、受信機によって、第３の出力雑音
電力測定（NMEAS3）： NMEAS3＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF+2IF1＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF-2IF1 を実施するステップと、被試験装置に関する単側波帯雑
音指数を
験装置に関する単側波帯雑音指数を求めるための方法に
おいて、該方法は、ベクトル・ネットワーク解析器を用
いて、被試験装置のＳパラメータを測定するステップ
と、ベクトル・ネットワーク解析器を用いて、アイソレ
ータのＳパラメータを測定するステップと、ベクトル・
ネットワーク解析器を用いて、ホット状態及びコールド
状態における雑音源の出力反射係数を測定するステップ
と、アイソレータの入力を雑音源の出力に接続し、アイ
ソレータの出力をミキサの第１の入力に接続するステッ
プと、局部発振器をミキサの第２の入力に接続するステ
ップと、ミキサの出力を同調可能中間周波数受信機に接
続するステップと、所定のRF測定周波数の高い側の周波
数を有する、第１の局部発振器信号を発生するステップ
と、２つの測定側波帯が、所定のRF測定周波数とRF＋2I
F1において生じるように、第１の受信機中間周波数（IF
1）を選択するステップと、受信機によって、第１のホ
ット較正測定（NH1）： NH1＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF＋［（kBTH＋kBTR）
GR(0)MH］RF+2IF1 を実施するステップと、受信機によって、第１のコール
ド較正測定（NC1）： NC1＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF＋［（kBTC＋kBTR）
GR(0)MC］RF+2IF1 を実施するステップと、被試験装置の入力を雑音源の出
力に接続し、被試験装置の出力をアイソレータの入力に
接続するステップと、受信機によって、第１の出力雑音
電力測定（NMEAS1）： NMEAS1＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF+2IF1 を実施するステップと、雑音源の出力から被試験装置の
入力を切断し、ミキサの第１の入力から被試験装置の出
力を切断するステップと、雑音源の出力をアイソレータ
の入力に接続するステップと、所定のRF測定周波数の低
い側の周波数を有する、第２の局部発振器信号を発生す
るステップと、２つの測定側波帯が、所定のRF測定周波
数とRF−2IF1において生じるように、第１の受信機中間
周波数（IF1）を選択するステップと、受信機によっ
て、第２のホット較正測定（NH2）： NH2＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF＋［（kBTH＋kBTR）
GR(0)MH］RF-2IF1 を実施するステップと、受信機によって、第２のコール
ド較正測定（NC2）： NC2＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF＋［（kBTC＋kBTR）
GR(0)MC］RF-2IF1 を実施するステップと、被試験装置の入力を雑音源の出
力に接続し、被試験装置の出力をアイソレータの入力に
接続するステップと、受信機によって、第２の出力雑音
電力測定（NMEAS2）： NMEAS2＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF-2IF1 を実施するステップと、雑音源の出力から被試験装置の
入力を切断し、ミキサの第１の入力から被試験装置の出
力を切断するステップと、雑音源の出力をアイソレータ
の入力に接続するステップと、所定のRF測定周波数に等
しい周波数を有する、第３の局部発振器信号を発生する
ステップと、２つの測定側波帯が、RF＋2IF1及びRF−2I
F1において生じるように、第１の中間周波数の２倍（IF
2＝2×IF1）として選択される第２の受信機中間周波数
（IF2）を選択するステップと、受信機によって、第３
のホット較正測定（NH3）： NH3＝［（kBTH＋kBTR）GR(0)MH］RF+2IF1＋［（kBTH＋k
BTR）GR(0)MH］RF-2IF1 を実施するステップと、受信機によって、第３のコール
ド較正測定（NC3）： NC3＝［（kBTC＋kBTR）GR(0)MC］RF+2IF1＋［（kBTC＋k
BTR）GR(0)MC］RF-2IF1 を実施するステップと、被試験装置の入力を雑音源の出
力に接続し、被試験装置の出力をアイソレータの入力に
接続するステップと、受信機によって、第３の出力雑音
電力測定（NMEAS3）： NMEAS3＝［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF+2IF1＋［〔（kBTC＋kBTE）GDUT＋kBTR〕GR(0)MDUT］
RF-2IF1 を実施するステップと、被試験装置に関する単側波帯雑
音指数を
【００６８】
【数６】
【００６９】によって求めるステップと、を含み、ここ
で、NMEAS＝NMEAS1＋NMEAS2−NMEAS3，NH＝NH1＋NH2−N
H3，NC＝NC1＋NC 2−NC3であり、GR(0)は、ゼロの反射係
数が受信機の入力に関連づけられた場合における受信機
の有効利得であり、TH及びTC＝T0は、ホット状態及びコ
ールド状態における雑音源の温度であり、TR及びTEは、
それぞれ、受信機及び被試験装置の実効入力雑音温度で
あり、CDUTは、関係式
で、NMEAS＝NMEAS1＋NMEAS2−NMEAS3，NH＝NH1＋NH2−N
H3，NC＝NC1＋NC 2−NC3であり、GR(0)は、ゼロの反射係
数が受信機の入力に関連づけられた場合における受信機
の有効利得であり、TH及びTC＝T0は、ホット状態及びコ
ールド状態における雑音源の温度であり、TR及びTEは、
それぞれ、受信機及び被試験装置の実効入力雑音温度で
あり、CDUTは、関係式
【００７０】
【数７】
【００７１】を利用して、そのＳパラメータと雑音源出
力の反射係数から計算される、特定の周波数における被
試験装置の有効利得であり、Bは測定帯域幅を表し、kは
ボルツマン定数であることを特徴とする、方法。
力の反射係数から計算される、特定の周波数における被
試験装置の有効利得であり、Bは測定帯域幅を表し、kは
ボルツマン定数であることを特徴とする、方法。
【００７２】１２．雑音源がコールド状態の場合は、雑
音源に組み込まれた雑音ダイオードが「オフ」のため、
雑音源は、室温における、その値が特性インピーダンス
に等しい、抵抗器の働きをし、雑音源がホット状態の場
合は、雑音ダイオードが「オン」のため、雑音源は、高
温における抵抗器の働きをするということを特徴とす
る、前項１０に記載の方法。
音源に組み込まれた雑音ダイオードが「オフ」のため、
雑音源は、室温における、その値が特性インピーダンス
に等しい、抵抗器の働きをし、雑音源がホット状態の場
合は、雑音ダイオードが「オン」のため、雑音源は、高
温における抵抗器の働きをするということを特徴とす
る、前項１０に記載の方法。
【００７３】１３．特性インピーダンスが、５０Ωであ
ることを特徴とする、前項１２に記載の方法。
ることを特徴とする、前項１２に記載の方法。
【００７４】１４．反射係数がゼロでない場合、受信機
の有効利得は、不整合係数
の有効利得は、不整合係数
【００７５】
【数８】
【００７６】によってGR(0)に関連づけられ、ここで、
ΓOUTは、雑音源に接続された場合の、被試験装置の出
力反射係数であり、ΓSH及びΓSCは、それぞれ、ホット
状態及びコールド状態における雑音源の出力反射係数で
あり、S11ISLは、アイソレータのS11を表していること
を特徴とする、前項１０に記載の方法。
ΓOUTは、雑音源に接続された場合の、被試験装置の出
力反射係数であり、ΓSH及びΓSCは、それぞれ、ホット
状態及びコールド状態における雑音源の出力反射係数で
あり、S11ISLは、アイソレータのS11を表していること
を特徴とする、前項１０に記載の方法。
【００７７】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、イ
メージ雑音を除去するための高価なフィルタリング装置
を必要とせずに、３つの独立した両側波帯（DSB）雑音
電力測定から、試験下の能動装置または受動装置の単側
波帯（SSB）雑音指数を求めることにより、不要なイメ
ージ雑音を除去することが可能となり、また、雑音源の
出力インピーダンスの変化、及び受信機との雑音源イン
ピーダンス不整合に対して補正を加えることにより、高
精度の単側波帯雑音指数の測定が可能となる、という効
果がある。
メージ雑音を除去するための高価なフィルタリング装置
を必要とせずに、３つの独立した両側波帯（DSB）雑音
電力測定から、試験下の能動装置または受動装置の単側
波帯（SSB）雑音指数を求めることにより、不要なイメ
ージ雑音を除去することが可能となり、また、雑音源の
出力インピーダンスの変化、及び受信機との雑音源イン
ピーダンス不整合に対して補正を加えることにより、高
精度の単側波帯雑音指数の測定が可能となる、という効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダウン・コンバータにおけるRF、LO、及びIF信
号の関係を示すグラフである。
号の関係を示すグラフである。
【図２】測定構成で示す、本発明に基づいて構成された
雑音測定システムの１つの実施例に関するブロック図で
ある。
雑音測定システムの１つの実施例に関するブロック図で
ある。
【図３】較正構成で示す、本発明に基づいて構成された
雑音測定システムの１つの実施例に関するブロック図で
ある。
雑音測定システムの１つの実施例に関するブロック図で
ある。
【図４】被試験装置における３回の両側波帯測定から単
側波帯雑音指数を求めるための、本発明の方法の実施例
の１つに基づくフロー・チャートである。
側波帯雑音指数を求めるための、本発明の方法の実施例
の１つに基づくフロー・チャートである。
【図５】本発明の方法に基づいて実施される３回の両側
波帯測定を組み合わせて、単側波帯雑音指数測定をもた
らす際の、望ましくない側波帯の相殺を示すグラフであ
る。
波帯測定を組み合わせて、単側波帯雑音指数測定をもた
らす際の、望ましくない側波帯の相殺を示すグラフであ
る。
【図６】単側波帯雑音指数測定に、完全な雑音源インピ
ーダンス不整合補正が含まれる、被試験装置における３
回の両側波帯測定から単側波帯雑音指数を求めるため
の、本発明の方法のもう１つの実施例に基づくフロー・
チャートである。
ーダンス不整合補正が含まれる、被試験装置における３
回の両側波帯測定から単側波帯雑音指数を求めるため
の、本発明の方法のもう１つの実施例に基づくフロー・
チャートである。
【図７】中間周波数が異なる場合における、導波管／減
衰器カスケードの両側波帯（DSB）雑音指数の周波数に
よる変動を示す図である。
衰器カスケードの両側波帯（DSB）雑音指数の周波数に
よる変動を示す図である。
【図８】本発明による方法によって求められる導波管／
減衰器カスケードの雑音指数、及び、３ＧＨｚ〜４ＧＨ
ｚの有効減衰率を示す図である。
減衰器カスケードの雑音指数、及び、３ＧＨｚ〜４ＧＨ
ｚの有効減衰率を示す図である。
【図９】本発明による方法によって求められる導波管／
増幅器カスケードの雑音指数、中間周波数が低い場合の
DSB雑音指数、及び、３ＧＨｚ〜４ＧＨｚの有効減衰率
を示す図である。
増幅器カスケードの雑音指数、中間周波数が低い場合の
DSB雑音指数、及び、３ＧＨｚ〜４ＧＨｚの有効減衰率
を示す図である。
【図１０】整合の不十分な受動試験装置の不整合補正を
施した場合と、施さない場合の、本発明による方法によ
って求められる減衰率及び雑音指数を示す図である。
施した場合と、施さない場合の、本発明による方法によ
って求められる減衰率及び雑音指数を示す図である。
１００ 雑音測定システム
１０２ 雑音源
１０４ マイクロ波ミキサ
１０６ 局部発振器（LO）
１０８ 可変IF受信機
１１０ アイソレータ
１１２ コントローラ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭60−253325（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01R 29/26
G01R 31/00
H04B 1/10 - 1/14
H04B 1/26 - 1/28
H04B 15/00 - 15/06
Claims (2)
- 【請求項１】所与のRF測定周波数において被試験装置に
関する単側波帯雑音指数を求めるための装置であって、 出力を備えたノイズ源と、 第１の入力、第２の入力、及び出力を備えたミキサと、 ノイズ源の出力に接続された入力と、ミキサの第１の入
力に接続された出力を備える、被試験装置と、 ミキサの第２の入力に接続された出力を備える、可変周
波数の局部発振器信号を発生するための局部発振器と、 被試験装置の出力雑音電力を測定するために、ミキサの
出力に接続された入力を備える、同調可能中間周波数受
信機と、 局部発振器、及び受信機に接続されたコントローラと、 から構成され、 前記局部発振器は、前記コントローラにより制御され
て、前記所与のRF測定周波数の高い側における周波数を
有する第１の局部発振器信号と、前記所与のRF測定周波
数の低い側における周波数を有する第２の局部発振器信
号と、前記所与のRF測定周波数における周波数を有する
第３の局部発振器信号とから構成される、３つの局部発
振器信号を別個に発生し、 前記受信機は、前記コントローラにより制御されて、前
記局部発振器が前記第１の局部発振器信号を発生する場
合には、第１の所定の中間周波数において、被試験装置
の第１の出力雑音電力を測定し、前記局部発振器が前記
第２の局部発振器信号を発生する場合には、前記第１の
所定の中間周波数において、被試験装置の第２の出力雑
音電力を測定し、前記局部発振器が前記第３の局部発振
器信号を発生する場合には、前記第１の中間周波数の２
倍に等しい第２の所定の中間周波数において、被試験装
置の第３の出力雑音電力を測定し、 前記コントローラは、イメージ雑音電力を相殺して、被
試験装置の単側波帯雑音指数測定値を得るために、第
１、第２、及び第３の出力雑音電力測定値を組み合わせ
ることからなる、装置。 - 【請求項２】所与のRF測定周波数（RF）において被試験
装置の単側波帯雑音指数を求めるための方法であって、 被試験装置の入力を雑音源の出力に接続するステップ
と、 被試験装置の出力をミキサの第１の入力に接続するステ
ップと、 局部発振器をミキサの第２の入力に接続するステップ
と、 ミキサの出力を同調可能中間周波数受信機に接続するス
テップと、 前記所与のRF測定周波数の高い側における周波数を有す
る、第１の局部発振器信号を発生するステップと、 第１の受信機中間周波数（IF1）を選択して、２つの測
定側波帯が、前記所与のRF測定周波数とRF＋2IF1におい
て生じるようにするステップと、 前記第１の局部発振器信号が発生され、前記第１の受信
機中間周波数が選択されている間に、前記受信機によっ
て、N1＝（FGNi）RF＋（FGNi）RF+2IF1で表される第１
の出力雑音電力N1を測定するステップと、 前記所与のRF測定周波数の低い側における周波数を有す
る、第２の局部発振器信号を発生するステップと、 前記第１の受信機中間周波数（IF1）を選択して、２つ
の測定側波帯が、前記所与のRF測定周波数とRF−2IF1に
おいて生じるようにするステップと、 前記第２の局部発振器信号が発生され、前記第１の受信
機中間周波数が選択されている間に、前記受信機によっ
て、N2＝（FGNi）RF＋（FGNi）RF-2IF1で表される第２
の出力雑音電力N2を測定するステップと、 前記所与のRF測定周波数に等しい周波数を有する、第３
の局部発振器信号を発生するステップと、 前記第１の中間周波数の２倍の第２の受信機中間周波数
（IF2）（IF2＝2×IF1）を選択して、２つの測定側波帯
が、RF＋2IF1及びRF−2IF1において生じるようにするス
テップと、 前記第３の局部発振器信号が発生され、前記第２の受信
機中間周波数が選択されている間に、前記受信機によっ
て、N3＝（FGNi）RF+2IF1＋（FGNi）RF-2IF1で表される
第３の出力雑音電力を測定するステップと、 前記第１の雑音電力測定値と前記第２の雑音電力測定値
を加算し、前記第３の雑音電力測定値を減算することに
より、前記第１、第２、及び第３の雑音電力測定値を組
み合わせて、N1＋N2−N3＝2（FGNi）RFとして、望まし
くない側波帯から電力を排除し、前記所与のRF測定周波
数における雑音電力だけを残すステップと、 被試験装置の単側波帯雑音指数を、単側波帯雑音指数＝
（N1＋N2−N3）／2GNi（ここで、Niは雑音電力入力を表
し、Gは被試験装置の利得を表す）として求めるステッ
プを含む、方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/246,524 US5416422A (en) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | Apparatus and method for determining single sideband noise figure from double sideband measurements |
| US246524 | 2005-10-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0875808A JPH0875808A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3471121B2 true JP3471121B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=22931047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11962995A Expired - Fee Related JP3471121B2 (ja) | 1994-05-20 | 1995-05-18 | 両側波帯測定から単側波帯雑音指数を求めるための装置及び方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5416422A (ja) |
| JP (1) | JP3471121B2 (ja) |
| DE (1) | DE19503021C2 (ja) |
| GB (1) | GB2289544B (ja) |
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