KR20110071415A - Apparatus for measuring noise figure - Google Patents

Apparatus for measuring noise figure

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KR20110071415A KR1020090127979A KR20090127979A KR20110071415A KR 20110071415 A KR20110071415 A KR 20110071415A KR 1020090127979 A KR1020090127979 A KR 1020090127979A KR 20090127979 A KR20090127979 A KR 20090127979A KR 20110071415 A KR20110071415 A KR 20110071415A
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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for measuring noise index are provided to measure the accurate noise index of devices to be tested by reducing the gain of a thermal noise signal applied to the devices to be tested using a radio frequency signal. CONSTITUTION: A radio frequency(RF) signal generator(20) generates an RF signal. Noise signal source(30) generates a noise signal by responding to a direct current bias voltage. A coupler(40) couples the RF signal and the noise signal and generates a noise index measuring signal. The coupler transmits the noise index measuring signal to devices to be tested(50). A noise index analyzer(10) responds to a signal from the devices to be tested and measures the noise index of the devices to be tested.

Description

잡음 지수 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING NOISE FIGURE}Noise figure measuring device {APPARATUS FOR MEASURING NOISE FIGURE}

본 발명은 잡음 지수를 측정하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring a noise figure.

본 발명은 지식경제부의 위성항법지상국시스템 및 탐색구조단말기 개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 2007-S-301-03, 과제명 : 위성항법지상국시스템 및 탐색구조단말기 기술 개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the satellite navigation ground station system and search rescue terminal development project of the Ministry of Knowledge Economy. [Task management number: 2007-S-301-03, Title: Satellite navigation ground station system and search rescue terminal] Technology development].

일반적인 무선(Raido Frequency, 이하 ‘RF’라 칭하기로 함) 시스템은 다수의 RF 부품들로 구성된다. 이러한 RF 부품들의 잡음 지수를 측정하기 위해서 잡음 지수 분석기(Noise Figure Analyzer)가 사용된다.A typical radio (Raido Frequency, hereinafter called "RF") system consists of a number of RF components. Noise figure analyzers are used to measure the noise figure of these RF components.

측정되는 RF 부품의 이득으로 인해 잡음 지수 분석기는 잡음 지수 측정 오차를 갖는다. 일예로, 잡음 지수 분석기는 잡음 지수 측정 오차를 감소하기 위해 내부에 감쇄기를 포함할 수 있다. 하지만, RF 부품의 최대 이득이 특정 이득값(일예로, 최대 이득이 70dB) 이상이 되는 경우, 잡음 지수 분석기는 감쇄기의 감쇄율을 최고로 설정하더라도 5dB 이상의 잡음 지수 측정 오차를 갖는다.Due to the gain of the RF component being measured, the noise figure analyzer has a noise figure measurement error. In one example, the noise figure analyzer may include an attenuator therein to reduce the noise figure measurement error. However, if the maximum gain of an RF component is above a certain gain value (for example, the maximum gain is 70dB), the noise figure analyzer will have a noise figure measurement error of more than 5dB even if the attenuation rate of the attenuator is set to the highest.

한편, RF 시스템은 잡음 지수 측정 오차가 발생된 RF 부품들을 사용하여 구성될 수 있다. 이러한 경우, RF 시스템의 성능은 감소되거나 RF 시스템의 기능이 정상적으로 수행될 수 없다. 따라서, 정확한 잡음 지수가 측정되어야 하는 RF 부품은 잡음 지수 분석기를 사용하여 잡음 지수를 측정할 수 없다. 중요한 RF 부품은 내부의 소자 각각을 측정 및 계산하여 잡음 지수를 획득한다. 잡음 지수가 정확히 측정되어야 하는 RF 부품에 대해 잡음 지수 분석기는 잡음 지수를 정확히 측정하지 못한다.On the other hand, the RF system may be configured using RF components in which noise figure measurement error has occurred. In this case, the performance of the RF system is reduced or the function of the RF system cannot be performed normally. Therefore, RF components that require accurate noise figures cannot be measured using noise figure analyzers. Critical RF components measure and calculate each of the internal devices to obtain a noise figure. For RF components where the noise figure must be measured accurately, the noise figure analyzer cannot accurately measure the noise figure.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 증폭이득이 높은 피시험기기의 잡음 지수를 정확히 측정하는 잡음 지수 측정 장치를 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a noise figure measuring device for accurately measuring the noise figure of the EUT having high amplification gain.

본 발명에 따른 잡음 지수 측정 장치는 무선(RF) 신호를 발생하는 RF 신호 발생기, 직류 바이어스 전압에 응답하여 잡음 신호를 발생하는 잡음 신호원, 상기 RF 신호와 상기 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생하고, 상기 잡음 지수 측정 신호를 피시험기기의 입력 단자로 제공하는 결합기, 및 상기 직류 바이어스 전압을 발생하고, 상기 피시험기기의 출력 단자로부터 출력되는 신호를 사용하여 상기 피시험기기의 잡음 지수를 측정하는 잡음 지수 분석기를 포함한다.An apparatus for measuring noise figure according to the present invention includes an RF signal generator for generating a radio frequency (RF) signal, a noise signal source for generating a noise signal in response to a DC bias voltage, a noise figure measuring signal by combining the RF signal and the noise signal And a coupler for providing the noise figure measurement signal to an input terminal of the EUT, and generating the DC bias voltage and outputting a signal from the output terminal of the EUT. It includes a noise figure analyzer for measuring the exponent.

본 발명에 의하면, 본 발명의 잡음 지수 측정 장치는 피시험기기에 유입되는 열잡음 신호의 이득을 RF신호를 이용하여 감소시킴으로서 피시험기기의 정확한 잡음 지수를 측정할 수 있다. 또한, 본 발명의 잡음 지수 측정 장치는 피시험 기기의 잡음 지수를 정확히 측정함으로서 피시험기기로 구성된 시스템의 성능을 보장할 수 있다.According to the present invention, the noise figure measuring apparatus of the present invention can measure the accurate noise figure of the EUT by reducing the gain of the thermal noise signal flowing into the EUT using the RF signal. In addition, the noise figure measuring apparatus of the present invention can ensure the performance of the system consisting of the EUT by accurately measuring the noise figure of the EUT.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.

본 발명은 피시험기기(Device Under Test, 이하 ‘DUT’라 칭하기로 함)의 잡음 지수를 측정하는 잡음 지수 측정 장치를 제공한다. 여기서, DUT는 시험 상태에 있는 기기를 의미한다. 일예로, DUT는 무선(Radio Frequency, 이하 ‘RF’라 칭하기로 함) 시스템을 구성하는 RF 부품을 포함한다. The present invention provides a noise figure measuring device for measuring the noise figure of the device under test (hereinafter referred to as "DUT"). Here, DUT means a device under test. In one example, the DUT includes an RF component constituting a radio frequency (hereinafter referred to as RF) system.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잡음 지수 측정 장치의 구조를 도시한 도면이다. 1 is a view showing the structure of a noise figure measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 잡음 지수 측정 장치는 잡음 지수 분석기(10), RF 신호 발생기(RF signal generator)(20), 잡음 신호원(noise source)(30), 및 결합기(combiner)(40)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a noise figure measuring apparatus includes a noise figure analyzer 10, an RF signal generator 20, a noise source 30, and a combiner 40. Include.

잡음 지수 분석기(10)는 DUT(50)가 가지고 있는 고유의 잡음을 측정하여 DUT(50)의 잡음 지수를 출력한다.The noise figure analyzer 10 measures the inherent noise of the DUT 50 and outputs the noise figure of the DUT 50.

잡음 지수 분석기(10)의 직류 바이어스(DC bias) 단자(a)는 잡음 신호원(30)에 연결되고, 직류 바이어스 전압을 잡음 신호원(30)에 제공한다. 잡음 지수 분석기(10)는 잡음 신호원(30)의 잡음 특성(입력 잡음 또는 잡음 신호원의 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 등)에 대한 정보를 저장한다. The DC bias terminal a of the noise figure analyzer 10 is connected to the noise signal source 30 and provides a DC bias voltage to the noise signal source 30. The noise figure analyzer 10 stores information about noise characteristics of the noise signal source 30 (such as input noise or signal to noise ratio (SNR) of the noise signal source).

잡음 지수 분석기(10)의 RF 입력 단자(b)는 DUT(50)와 연결된다. 잡음 지수 분석기(10)는 DUT(50)로부터 출력되는 신호를 입력받아 DUT(50)의 잡음 지수를 측정한다. 잡음 지수 분석기(10)는 측정된 DUT(50)의 잡음 지수를 디스플레이 장치 등을 통해서 출력할 수 있다.The RF input terminal b of the noise figure analyzer 10 is connected to the DUT 50. The noise figure analyzer 10 receives a signal output from the DUT 50 and measures the noise figure of the DUT 50. The noise figure analyzer 10 may output the measured noise figure of the DUT 50 through a display device.

RF 신호 발생기(20)는 RF 신호를 발생한다. RF 신호 발생기(20)는 DUT(50)의 측정 주파수에 포함되지 않는 RF 신호를 발생한다. 이때, RF 신호 발생기(20)는 DUT(50)의 측정 주파수에 인접한 대역의 주파수를 갖도록 RF 신호를 발생한다.The RF signal generator 20 generates an RF signal. The RF signal generator 20 generates an RF signal that is not included in the measurement frequency of the DUT 50. At this time, the RF signal generator 20 generates an RF signal to have a frequency of a band adjacent to the measurement frequency of the DUT 50.

RF 신호 발생기(20)는 DUT(50)의 이득을 충분히 감소시킬 수 있는 RF 신호를 발생한다. DUT(50) 내부에 일예로, 자동 이득 제어기(AGC: Automatic Gain Controller)가 포함되더라도 RF 신호 발생기(20)의 RF 신호에 의해 자동 이득 제어기의 이득은 감소된다. 자동 이득 제어기의 감소된 이득을 통해 DUT(50)의 잡음 지수 특성은 열화되지 않고, 이로 인해 DUT(50)를 통해 출력되는 신호는 잡음 지수 분석기(10)에서 잡음 지수를 측정할 수 있는 범위가 된다. The RF signal generator 20 generates an RF signal that can sufficiently reduce the gain of the DUT 50. For example, even if an automatic gain controller (AGC) is included in the DUT 50, the gain of the automatic gain controller is reduced by the RF signal of the RF signal generator 20. Due to the reduced gain of the automatic gain controller, the noise figure of the DUT 50 does not deteriorate, so that the signal output through the DUT 50 has a range within which the noise figure can be measured by the noise figure analyzer 10. do.

잡음 신호원(30)은 잡음 지수 분석기(10)의 직류 바이어스 단자(a)에 연결된다. 잡음 신호원(30)은 직류 바이어스 단자(a)를 통해 제공되는 직류 바이어스 전압에 응답하여 잡음 신호를 발생한다. 잡음 신호원(30)에서 발생된 잡음 신호는 잡음 지수 분석기(10)에서 DUT(50)의 잡음 지수 측정을 위해 생성된 신호이다.The noise signal source 30 is connected to the DC bias terminal a of the noise figure analyzer 10. The noise signal source 30 generates a noise signal in response to the DC bias voltage provided through the DC bias terminal a. The noise signal generated at the noise signal source 30 is a signal generated for the noise figure measurement of the DUT 50 at the noise figure analyzer 10.

결합기(40)는 RF 신호 발생기(20)의 RF 신호와 잡음 신호원(30)의 잡음 신호를 결합한다. 결합기(40)는 RF 신호와 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생한다. 결합기(40)는 잡음 지수 측정 신호를 DUT(50)로 출력한다. 일반적 으로, DUT(50)의 이득이 높은 경우, DUT(50)는 잡음 신호원(30)의 잡음 신호와 일반적인 열잡음 신호를 동시에 높은 이득으로 증폭할 수 있다. 잡음 신호원(30)의 잡음 신호와 열잡음 신호를 구분하지 못하거나, 증폭된 열잡음 신호가 증폭된 잡음 신호보다 큰 값을 갖는 경우, 잡음 지수 분석기(10)에서 잡음 지수 측정 오차가 발생한다. 결합기(40)는 DUT(50)의 이득을 감소할 수 있는 RF 신호를 잡음 신호와 결합하여 DUT(50)로 제공한다.The combiner 40 combines the RF signal of the RF signal generator 20 with the noise signal of the noise signal source 30. The combiner 40 combines the RF signal and the noise signal to generate a noise figure measurement signal. The combiner 40 outputs the noise figure measurement signal to the DUT 50. In general, when the gain of the DUT 50 is high, the DUT 50 may amplify the noise signal of the noise signal source 30 and the general thermal noise signal at the same time with a high gain. If the noise signal of the noise signal source 30 and the thermal noise signal cannot be distinguished or the amplified thermal noise signal has a larger value than the amplified noise signal, the noise figure measurement error occurs in the noise figure analyzer 10. The combiner 40 combines the RF signal with the noise signal, which can reduce the gain of the DUT 50, and provides it to the DUT 50.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 잡음 지수 측정 장치는 DUT(50)와 잡음 지수 분석기(10)의 입력 단자(a) 사이에 감쇄기(미도시)를 추가로 사용할 수도 있다. 감쇄기는 DUT(50)의 출력 신호의 이득을 감쇄하고, 이득이 감쇄된 신호를 잡음 지수 분석기(10)로 제공할 수도 있다.Meanwhile, the noise figure measuring apparatus according to the embodiment of the present invention may further use an attenuator (not shown) between the DUT 50 and the input terminal a of the noise figure analyzer 10. The attenuator may attenuate the gain of the output signal of the DUT 50 and provide the gain attenuated signal to the noise figure analyzer 10.

이와 같이 감쇄기를 추가로 사용하는 경우에는 잡음 지수 측정 오차를 더욱 감소시킬 수 있다.When additional attenuators are used as described above, noise figure measurement errors can be further reduced.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 DUT에 입력되는 잡음 지수 측정 신호의 발생을 개념적으로 도시한 도면이다.2 is a diagram conceptually illustrating generation of a noise figure measurement signal input to a DUT according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, RF 신호원(21)은 RF 신호원 제어 신호에 응답하여 RF 신호를 발생한다. RF 신호원(21)은 일예로 국부 발진기를 사용하여 구현될 수 있다. RF 신호원(21)은 RF 신호 발생기(20) 내부에 포함된다. 또한 RF 신호원 제어 신호는 RF 신호 발생기(20) 내부에서 발생된 신호이거나 RF 신호 발생기(20) 외부로부터 제공된 신호일 수 있다.2, the RF signal source 21 generates an RF signal in response to the RF signal source control signal. RF signal source 21 may be implemented using, for example, a local oscillator. The RF signal source 21 is contained inside the RF signal generator 20. In addition, the RF signal source control signal may be a signal generated inside the RF signal generator 20 or a signal provided from outside the RF signal generator 20.

잡음 신호를 발생하는 잡음 신호원(30)은 잡음 신호원 제어 신호에 의해 제 어된다. 잡음 신호원 제어 신호는 잡음 지수 분석기(10)로부터 출력되는 직류 바이어스 전압이다.The noise signal source 30 generating the noise signal is controlled by the noise signal source control signal. The noise signal source control signal is a direct current bias voltage output from the noise figure analyzer 10.

결합기(40)는 RF 신호와 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생한다. 결합기(40)는 잡음 지수 측정 신호를 DUT(50)로 제공한다.The combiner 40 combines the RF signal and the noise signal to generate a noise figure measurement signal. Coupler 40 provides a noise figure measurement signal to DUT 50.

잡음 지수 측정 신호는 DUT(50)의 증폭 소자들에서 이득 압축 현상을 발생시킨다. 잡음 지수 측정 신호에 포함된 RF 신호는 DUT(50)의 증폭 소자들에 대해 이득을 감소시켜 열잡음의 증폭을 방지한다. The noise figure measurement signal generates a gain compression phenomenon in the amplification elements of the DUT 50. The RF signal included in the noise figure measurement signal reduces the gain for the amplifying elements of the DUT 50 to prevent amplification of thermal noise.

도 3은 도 1에 도시된 잡음 지수 측정 장치의 동작을 도시한 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the noise figure measuring apparatus illustrated in FIG. 1.

도 3을 참조하면, S110단계에서 RF 신호 발생기(20)는 RF 신호를 발생하고, 잡음 신호원(30)은 잡음 신호를 발생한다. Referring to FIG. 3, in step S110, the RF signal generator 20 generates an RF signal, and the noise signal source 30 generates a noise signal.

여기서, RF 신호 발생기(20)에서 발생된 RF 신호는 다음과 같은 특성을 갖는다. RF 신호의 주파수는 DUT(50)의 측정 주파수 범위에 포함되지 않는다. 하지만, RF 신호의 주파수는 DUT(50)의 측정 주파수 범위에 가까운 주파수를 갖는다. RF 신호의 전력은 DUT(50)의 이득을 충분히 감소시킬 수 있을 정도로 큰 값을 갖는다.Here, the RF signal generated by the RF signal generator 20 has the following characteristics. The frequency of the RF signal is not included in the measurement frequency range of the DUT 50. However, the frequency of the RF signal has a frequency close to the measurement frequency range of the DUT 50. The power of the RF signal is large enough to sufficiently reduce the gain of the DUT 50.

S120단계에서 결합기(40)는 RF 신호와 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생한다. 결합기(40)는 RF 신호를 잡음 신호와 함께 결합하여 DUT(50)의 잡음 신호 측정을 위한 잡음 신호로 제공한다. In operation S120, the combiner 40 combines the RF signal and the noise signal to generate a noise figure measurement signal. The combiner 40 combines the RF signal with the noise signal to provide a noise signal for measuring the noise signal of the DUT 50.

S130단계에서 결합기(40)는 잡음 지수 측정 신호를 DUT(50)로 출력한다. 잡음 지수 측정 신호에 포함된 RF 신호는 DUT(50)의 증폭 소자(일예로, 증폭기) 의 이득을 감소시킨다. 따라서, DUT(50)는 열잡음 신호(잡음 지수 측정 신호에 포함된 잡음 신호를 제외한 잡음 신호)의 이득을 감소시킨다.In operation S130, the combiner 40 outputs a noise figure measurement signal to the DUT 50. The RF signal included in the noise figure measurement signal reduces the gain of the amplifying element (eg, amplifier) of the DUT 50. Thus, the DUT 50 reduces the gain of the thermal noise signal (the noise signal except the noise signal included in the noise figure measurement signal).

S140단계에서 잡음 지수 분석기(10)는 DUT(50)로부터 출력되는 신호를 사용하여 잡음 지수를 측정한다. 잡음 지수 분석기(10)는 잡음 지수 측정 시 오차를 감소할 수 있다. 잡음 지수 분석기(10)는 측정된 잡음 지수를 디스플레이할 수 있다. In operation S140, the noise figure analyzer 10 measures the noise figure using a signal output from the DUT 50. The noise figure analyzer 10 may reduce an error in the noise figure measurement. The noise figure analyzer 10 may display the measured noise figure.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the claims equivalent to the claims of the present invention as well as the claims of the following.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잡음 지수 측정 장치의 구조를 도시한 도면, 1 is a view showing the structure of a noise figure measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 DUT에 입력되는 잡음 지수 측정 신호의 발생을 개념적으로 도시한 도면, 및 2 conceptually illustrates generation of a noise figure measurement signal input to a DUT according to an embodiment of the present invention; and

도 3은 도 1에 도시된 잡음 지수 측정 장치의 동작을 도시한 순서도이다. FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the noise figure measuring apparatus illustrated in FIG. 1.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* * Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: 잡음 지수 분석기 20: RF 신호 발생기 10: Noise Figure Analyzer 20: RF Signal Generator

30: 잡음 신호원 40: 결합기 30: noise signal source 40: combiner

50: 피시험기기 21: RF 신호원50: EUT 21: RF signal source

Claims (1)

무선(RF) 신호를 발생하는 RF 신호 발생기;An RF signal generator for generating a radio frequency (RF) signal; 직류 바이어스 전압에 응답하여 잡음 신호를 발생하는 잡음 신호원;A noise signal source for generating a noise signal in response to a DC bias voltage; 상기 RF 신호와 상기 잡음 신호를 결합하여 잡음 지수 측정 신호를 발생하고, 상기 잡음 지수 측정 신호를 피시험기기로 제공하는 결합기; 및A combiner for combining the RF signal with the noise signal to generate a noise figure measurement signal and providing the noise figure measurement signal to an EUT; And 상기 직류 바이어스 전압을 발생하고, 상기 피시험기기로부터 출력되는 신호에 응답하여 상기 피시험기기의 잡음 지수를 측정하는 잡음 지수 분석기를 포함하는 잡음 지수 측정 장치.And a noise figure analyzer for generating the DC bias voltage and measuring a noise figure of the device under test in response to a signal output from the device under test.
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