JPH0330833B2 - - Google Patents

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JPH0330833B2
JPH0330833B2 JP6300181A JP6300181A JPH0330833B2 JP H0330833 B2 JPH0330833 B2 JP H0330833B2 JP 6300181 A JP6300181 A JP 6300181A JP 6300181 A JP6300181 A JP 6300181A JP H0330833 B2 JPH0330833 B2 JP H0330833B2
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JP
Japan
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noise
port
circulator
gain
circuit
Prior art date
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Expired
Application number
JP6300181A
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English (en)
Other versions
JPS57178168A (en
Inventor
Yoshihiko Sawayama
Katsuhiko Mishima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP6300181A priority Critical patent/JPS57178168A/ja
Priority to DE8282103230T priority patent/DE3267983D1/de
Priority to EP82103230A priority patent/EP0064198B1/en
Priority to US06/370,916 priority patent/US4491783A/en
Publication of JPS57178168A publication Critical patent/JPS57178168A/ja
Publication of JPH0330833B2 publication Critical patent/JPH0330833B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/26Measuring noise figure; Measuring signal-to-noise ratio

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば増幅器や変換器等の線形2ポ
ート回路からなるデバイスの雑音、利得性能を測
定評価する方式に関する。
周知のように、極めて微弱な信号を取扱う受信
系の感度は、その構成デバイスから発生し系に付
加される雑音量によつて決定される。ある系の雑
音指数は入力信号源と出力端間での信号対雑音比
の劣化の度合を示すものとして定義され、低レベ
ルの信号処理能力を特徴づける重要なパラメータ
であるが、その系を構成するRF増幅器やミキサ、
IF増幅器等のデバイス性能を規定するキーパラ
メータでもある。これら構成デバイスの雑音指数
や利得が一旦既知となれば、受信系の感度は使用
周波数帯域幅から容易に算定できる。したがつて
デバイスの雑音指数や利得の精密な測定評価は機
器の設計、製造上極めて有効、不可欠なものであ
る。
一般に、雑音指数測定に関して入力信号源の有
能雑音電力は基準温度T0=290Kにある抵抗終端
のそれと同一であるとの規定が採用されている。
実際の雑音測定に際しては、被測定系の入力端に
ノイズダイオードやガス放電管等の標準雑音発生
器を接続し、その等価雑音温度も高(T2)、低
(T1)に切換え、出力端での雑音出力比N2/N1
が測定される。また、雑音指数Fは次式から算出
される。
F=tex2−tex1/Y−1−tex1 ……(1) 但し、tex2、tex1は雑音発生器の過剰雑音温度
比であり、tex2=T2/T0−1、tex1=T1/T0
1、また、Y=N2/N1は一般にYフアクタと呼
ばれるものである。
第1図は、一般的な雑音指数測定装置を示すも
のであり、1は標準雑音発生器、2は被測定デバ
イス(DUT)、3はミキサ、4は局部発振器、5
はIF増幅器、6は脱音指数指示器である。点線
内がDUT2を含む受信系を構成している。UDT
2はこの受信系そのものの場合もあれば、前置増
幅器のようにミキサの前段に接続されている場合
もある。このようにDUT2の次段に2ポート回
路が縦続接続されて受信系が構成される場合、初
段のDUT2の雑音指数、有能利得をそれぞれF1
Gaとし、次段移行の回路の雑音指数をF2とすれ
ば、総合の雑音指数Ftはフリス(Friis)の公式
により、 Ft=F1+F2−1/Ga ……(2) で表わされる。この公式を適用する際に注意すべ
き事項は次の通りである。一般に、雑音源を含む
線形2ポート回路の雑音指数や有能利得は信号源
アドミタンス(Ys)に大きく依存する。また、
次段以降の回路も初段回路の出力アドミタンス
(Yout)の影響をうける。したがつて、(2)式は Ft=F1(Ys)+F2(Yout)−1/Ga(Ys) ……(3) としなければならない。DUT2の雑音指数測定
方式は従来F2、Gaを既知として総合雑音指数Ft
の測定値からF1を分離評価するという方法がと
られている。しかし、上述のようにYs、Youtの
依存性が顕著な場合、F1、Gaの分離評価が必ず
しも単純でないという欠点があつた。
一方、近年高周波用のバイポーラトランジスタ
や電解効果型トランジスタ(FET)などの固体
デバイスの開発、実用化が急速な進展を遂げ、か
かるデバイスの低雑音化、高性能化の方向は止ま
るところを知らない。このような状態において低
雑音デバイスの雑音、利得評価技術は益々重要度
を増し、如何にして次段以降の雑音測定系の影響
を消去して精度測定をなし得るかが重大問題とな
つている。
第2図は上記欠点を解決しようとするものであ
り、DUT2と次段ミキサ3との間にアイソレー
タ7および抵抗減衰器8を設けたものである。
尚、第2図中第1図と同一部分には同一符号を付
す。即ち、アイソレータ7以降の受信回路はアイ
ソレータの一定な出力アドミタンスを信号源アド
ミタンスとしてみるため、F2(Yout)はYoutの
如何に拘らず一定とみなせる。また、抵抗減衰器
8の減衰量を可変としてF2を変え、Ft値から雑
音測定のみでF1、Gaを分離評価しようとするも
のである。しかしながら、上記の方法でF1、Ga
の精密評価するためにはDUT2の出力アドミタ
ンスを回路調整して常に次段のアイソレータ7と
共役回路整合をとらなければならないという制約
が課される。このようにDUT2の出力回路調整
は測定上非常に繁雑であり、また、調整回路の多
少の損失増加がF1、Ga測定値の精度を不確定に
するという欠点を伴なうことが明らかとなつた。
この発明は上記欠点を総べて解決し、2ポート
回路からなる被測定デバイスの雑音指数と有能利
得を何らかの回路調整を必要とせずに雑音測定の
みで同時に分離評価し得る雑音、利得評価方式を
提供しようとするものである。
以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。尚、第3図中第1図、第2図と同
一部分には同一符号を付す。
第3図においては、標準雑音発生器1とDUT
2の間にはリアクテイブ・チユーナ11が設けら
れ、このDUT2の出力ポートはサーキユレータ
12の第1のポート121に接続される。このサー
キユレータ12の第2のポート122は可変減衰器
13を介してミキサ3に接続される。このサーキ
ユレータ12の第3のポート123には精密減衰器
14を介して標準雑音発生器15が接続される。
また、第4図は第3図の測定原理を示す等価回
路である。ここで、DUT2の雑音指数、有能利
得をそれぞれF1、Ga、信号源アドミタンスを
Ys、このときのDUT出力アドミタンスをYoutと
する。また、サーキユレータ12は線路特性アド
ミタンスY0を有し、可変減衰器13は減衰量L
を有し、ミキサ3、局部発振器4、IF増幅器5、
雑音指数指示器6からなる雑音測定回路は雑音指
数F2を有するものとする。さらに、精密減衰器
14は減衰量Laを有し、標準雑音発生器15が
接続され整合終端となされている。
今、標準雑音発生器1が基準温度T0にあると
し、第4図の回路で測定される総合雑音指数Fm
をサーキユレータ12の入力端子である第1のポ
ート121にて換算評価する。尚、Tは雑音測定回
路の等価温度、Texsは標準雑音発生器15の過
剰雑音温度である。このとき総合雑音指数Fmは Fm=F1−1/Ga +1/La(texs+tex(La1))|r|2/Ga(1−|
r|2) +LF2+(L−1)tex/Ga(1−|r|2)……(4) で与えられる。但し、rはY0線路系からみた
DUT2の出力アドミタンス(Yout)の反射係数
であり、texs、texはTexs、(T−T0)にそれぞ
れ対応する過剰雑音温度比である。また、(texs
+tex(La−1))/La=tes、LF2+(L−1)
tex=F2′とおけば、tes、F2′はそれぞれサーキユ
レータ12の第1のポート121にて評価した標準
雑音発生器15の過剰雑音温度比と雑音測定系の
雑音指数に対応する。したがつて、(4)式は次のよ
うに変形される。
Fm=F1−1/Ga+tes|r|2+F2′/Ga(1−|r
2)……(5) (5)式と(3)式とを比較すれば、これらは|r|=
0の限り一致し得ないことが明らかである。(5)式
を用いてF1、Ga、|r|2を雑音測定のみにより
分離評価する手順は次の通りである。サーキユレ
ータ12の第3のポート123に接続された標準雑
音発生器15をオン、オフして過剰雑音温度比を
tesと0、また、可変減衰器13の減衰量Lを可
変して測定系の雑音指数をF2′とF2に切換えて総
合雑音指数Fmの測定を3回実施する。即ち、tes
=0、F2′=F2のときFm=Fm1、tes=0、F2′=
F2′のときFm=Fm2、tes=tes、F2′=F2のとき
Fm=Fm3とする。この場合、Fm1、Fm2、Fm3
は(5)式からそれぞれ、 Fm1=F1−1/Ga+F2/Ga(1−|r|2) ……(6) Fm2=F1−1/Ga+F2′/Ga(1−|r|2) ……(7) Fm3=F1−1/Ga+tes|r|2+F2/Ga(1−|
r|2) ……(8) として得られる。これら3式を組合せればF1
Ga等は次式のように分離評価される。
F1=(F2′−1)Fm1−(F2−1)Fm2/F2′−F2 −Fm3−Fm1/tes ……(9) 1/Ga=Fm2−Fm1/F2′−F2−Fm3−Fm1/tes……(10
) |r|2/1−|r|2=(Fm3−Fm1)Ga/tes……(11
) パラメータの設定例としてF2′/F2=2(3dB)、
tes=1をとると上式は次のように簡単化される。
F1=(3−1/F2)Fm1−(1−1/F2)Fm2−Fm3 ……(12) 1/Ga=(1−1/F2)Fm1+Fm2/F2−Fm3 ……(13) これらの設定パラメータはDUT2を接続する
に先立つて測定系のみで較正しておけばよい。こ
のようにして特定の信号源アドミタンスYsに対
してF1、Ga等がDUT2の出力回路無調整にて評
価できることになる。実測定に用いるサーキユレ
ータは必ずしも理想サーキユレータではあり得な
いが、その影響を理論検討した結果、挿入損最小
状態に調整されたサーキユレータを用い前記した
雑音較正を行つておけば、雑音評価における誤差
は殆んど無視しうることが明らかとなつた。
一方、線形2ポート回路のF1、GaのYs依存性
はYs=Gs+iBsとして一般に次式で表わされるこ
とが知られている。
F1(Ys)=F0+Rn/Gs|Ys−Y0n|2……(14) 1/Ga(Ys)=1/Ga0+Rg/Gs|Ys−Y0g|2 ……(15) 即ち、線形2ポート回路の雑音、利得特性は雑
音パラメータF0、Y0n=G0n+jB0n、Rnと利得パ
ラメータGa0、Y0g=G0g+iB0g、Rgによつて完
全に規定される。F0は最小雑音指数、Y0nはF0
得る最適信号源アドミタンス、Rnは等化雑音抵
抗であり、Ga0は最大有能利得、Y0gはGa0を与
える最適信号源アドミタンス、Rgは等価利得抵
抗である。これら特能パラメータの取得のために
は信号源アドミタンスをリアクテイブなチユーナ
で可変して少くとも4回以上の測定操作を行え
ば、これから得られるF1、Gaのデータ処理によ
り上記特性パラメータが決定できる。
尚、この発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、標準雑音発生器15に代えて標準信号発
生器を設け、これにより規定レベルの微小信号を
供給して出力信号を受信すれば、DUT2の出力
側反射率|r|2を直接設定することが可能であ
り、この|r|2を用いて(6)、(7)式によりFm1
Fm2の測定値からF1、Gaを分離評価することも
可能である。
また、サーキユレータ12は3ポートのものを
用いたが、4ポートサーキユレータを用い、この
第4のポートを無反射終端としても同様に実施で
きる。
以上、詳述したようにこの発明によれば、線形
2ポートからなる被測定デバイスの出力端子と雑
音測定系の入力端子間をサーキユレータの第1、
第2のポートを介して接続し、このサーキユレー
タの第3のポートより規定レベルの高周波雑音あ
るいは高周波信号を供給している。したがつて、
被測定デバイスの出力回路を調整することなくこ
のデバイスの雑音指数および有能利得を雑音測定
値のみから同時且つ、簡便に、しかも精密に分離
評価することができ、低雑音デバイスの開発や設
計、製造上に多大な利便をもたらすことが可能な
雑音、利得評価方式を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的な雑音指数測定系を示す構成
図、第2図は従来の雑音、利得評価方式を示す構
成図、第3図はこの発明に係わる雑音、利得評価
方式の一実施例を示す構成図、第4図は第3図の
測定原理を説明するために示す等価回路図であ
る。 1,15……標準雑音発生器、2……被測定デ
バイス(DUT)、3……ミキサ、4……局部発振
器、5……IF増幅器、6……雑音指数指示器、
11……リアクテイブチユーナ、12……サーキ
ユレータ、13……可変抵抗減衰器、14……精
密減衰器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 線形2ポート回路からなるデバイスの雑音、
    利得評価方式において、被測定デバイスの出力端
    子をサーキユレータの第1のポートに接続し、雑
    音測定系の入力端子を前記サーキユレータの第2
    のポートに接続し、このサーキユレータの第3の
    ポートに規定レベルの高周波雑音あるいは高周波
    信号を供給する手段を接続して、前記被測定デバ
    イスの雑音指数と有能利得を総合雑音指数測定値
    から同時に分離評価することを特徴とする雑音、
    利得評価方式。
JP6300181A 1981-04-25 1981-04-25 Noise and gain evaluating system Granted JPS57178168A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6300181A JPS57178168A (en) 1981-04-25 1981-04-25 Noise and gain evaluating system
DE8282103230T DE3267983D1 (en) 1981-04-25 1982-04-16 Apparatus for measuring noise factor and available gain
EP82103230A EP0064198B1 (en) 1981-04-25 1982-04-16 Apparatus for measuring noise factor and available gain
US06/370,916 US4491783A (en) 1981-04-25 1982-04-22 Apparatus for measuring noise factor and available gain

Applications Claiming Priority (1)

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JP6300181A JPS57178168A (en) 1981-04-25 1981-04-25 Noise and gain evaluating system

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JPS57178168A JPS57178168A (en) 1982-11-02
JPH0330833B2 true JPH0330833B2 (ja) 1991-05-01

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ID=13216641

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