Wpływ dopasowania na wyniki pomiarów szumów
#1
Pierwotnie tekst opublikowałem 12.07.2016

Od dłuższego czasu męczyło mnie niewykorzystanie jednej z potencjalnych możliwości pomiarów którymi dysponuję. Mianowicie pomiar współczynnika szumów, skorygowanego w zależności od wartości dopasowania wejścia mierzonego wzmacniacza. Brakowało mi do tego kalibracji wewnętrznego toru w moim VNA. Do wykonania tej kalibracji potrzebny był drugi VNA, który jakiś czas temu się pojawił. Dokonałem brakującej kalibracji.

[Obrazek: VNA_VNA.jpg]

Jak widać odpowiednia literatura jest bardzo ważna przy wykonywaniu tego pomiaru Big Grin No i bez stołka mikrofalowego też tak troszkę nie bardzo.

Po skalibrowaniu, obmierzeniu dopasowania źródła szumów mogłem wreszcie umieścić je w przygotowanym miejscu na plecach VNA i podłączyć do dedykowanego mu gniazda. Od tej pory pomiary S-parametrów oraz parametrów szumowych mogę wykonywać z "jednego podłączenia". Wewnętrzny program VNA steruje tak pomiarem, ze z jednego podłączenia wpierw wykonywane są pomiary dopasowania, potem szumów i wynik pomiaru szumów korygowany jest w zależności od dopasowania.


[Obrazek: NC346B_internal.jpg]

No to przyszedł czas na weryfikację różnic w zależności od dopasowania. Jako wzorcowy DUT posłużył mi przedwzmacniacz HA8ET należący do Kuby SP2IPT zmartwychwstały po kilowatowych przejściach Tongue 

[Obrazek: DUT.jpg]

Aby te pomiary miały jakiś walor poznawczy i pozwoliły uchwycić różnicę, dość się do nich przyłożyłem. Źródło szumów (Noisecom NC346A) miało ustabilizowaną i zmierzoną sondą Pt100 temperaturę (31,7 stopni Celsiusza), która została wprowadzona do aplikacji w VNA sterującej pomiarem szumów. 100 krotne uśrednianie i świeża kalibracja.

Najpierw zmierzyłem S-parametry w okolicach interesującego nas pasma.


[Obrazek: HA8ET_S-parameters.png]

Widać że jest jak na LNA jest dość przeciętnie dopasowany (RL pomiędzy -3 a -4 dB). Dla tego eksperymentu to dobrze, bo pozwoli lepiej zaobserwować efekt, którego się spodziewam.

Następnie wykonałem typowy pomiar szumów wzmacniacza bez korekcji wynikającej z wartości dopasowania:


[Obrazek: HA8ET_bez_korekcji.png]

Wartość szumów zgadza się z pomiarami innymi przyrządami i moimi wcześniejszymi pomiarami.

No i pomiar z uwzględnieniem korekcji od wartości dopasowania:


[Obrazek: HA8ET_skorygowany.png]

Ta wartość jest zapewne bliższa rzeczywistości. Może różnica nie jest ogromna, ale warto zdawać sobie sprawę z jej występowania. Optymalizacja dopasowania wejścia wzmacniacza zazwyczaj prowadzona jest pod katem minimalizacji szumów. Tyle, ze nie zawsze jest to zminimalizowanie faktycznych szumów a minimalizacja wskazań przyrządu mierzącego szumy.
Spodziewałem się takiego efektu, nie byłem jednak pewny jego skali. Na analityczne wyznaczenie trochę brak mi i czasu i zapewne wiedzy, a przeprowadzenie eksperymentu pozwoliło zaobserwować tendencję.
Mój wniosek jest taki, aby przy konstruowaniu LNA przeprowadzać polioptymalizację i nadać parametrom związanym z dopasowaniem wejścia nieco większą wagę a nie skupiać się wyłącznie na minimalizacji wskazań miernika szumów.
Odpowiedz




Użytkownicy przeglądający ten wątek: 1 gości