רצפת הרעש של מחולל אותות היא פרמטר קריטי המגדיר את הרמה הנמוכה ביותר של אות זה יכול לייצר ללא עיוות או הפרעה.הבנת מושג זה חיוני עבור מהנדסים וטכנאים עובדים בתקשורת, שידור ובדיקות אלקטרוניות. במערכות מדידה רבות, רצפת הרעש בסופו של דבר מגבילה טווח דינמי, רגישות, דיוק של הזיה. מאמר זה מספק מבט מקיף על המדע מאחורי המדידה של גנרטור, טכניקות המשפיעות, אסטרטגיות ביצועים מעשיים עבור אסטרטגיות אופטימיזציה.

Defining the Noise Floor in Signal Generator

בהקשר של גנרטורים אותות, רצפת הרעש היא הרעש הרחב השונה נוכח אות הפלט כאשר הגנרטור מוגדר לייצר רמת אות נומינאלית.רעש זה נובע ממנגנונים פיזיים מרובים, ניתן לראות כמו תנודות אקראיות על גבי גלפור המיועד. רצפת הרעש באה לידי ביטוי בדרך כלל ב dBm/Hz (הטעון ביחס למילימטר אחד וואט pertz שלה) או בצפיפות רעש מרכזי.

בניגוד לרעש שלב, המתאר יציבות תדר לטווח קצר, רצפת הרעש נוגעת בריאציות מפוספסות על פני טווח תדר רחב. רצפת רעש נמוכה יותר מאפשרת גנרטור לייצר אותות נקיים, אשר חשוב במיוחד כאשר בוחנים מקלטים רגישות גבוהה, המאופיין מגברי רעש נמוך, או ביצוע מדידות כוח מתחרות צמודות.

רעש (Johnson-Nyquist Noise)

הרעש המילולי הוא התורן הבסיסי ביותר לקומה הרעש.זה נובע מהתנועה האקראית של נושאי מטען במרכיבים מנוגדים והוא פרופורציונלי לטמפרטורה מוחלטת.כוח הרעש הזמין ממתנגד לטמפרטורה T (בקלווין) מעל רוחב פס B ניתן על ידי kTB, שבו k הוא BoltzâTMs קבוע (1.38 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

נורה רעש ו-Flicker Noise

רעש נורה נובע מהטבע של נושאת מטען במוליכים למחצה, כגון טרנזיסטורים ודידות בשימוש בדור אותות ופלט של שלבים amplification.It הוא דומיננטי בתדרים גבוהים יותר ולהגדיל עם ממוצע רעש Flicker (1/f רעש) מתרחשת בתדרים נמוכים והוא יחסית לתדירות.למרות ההשפעה שלו על רצפת הרעש ניתן למזער באמצעות עיצוב מעגל, הוא נשאר מגבלה רחב.

עוד קונטריוטרים

מקורות רעש נוספים כוללים ripple אספקת חשמל, לולאות קרקעיות, הפרעה אלקטרומגנטית (EMI), ורעש קוונטי ב גנרטורים אותות דיגיטליים. גנרטורים בעלות איכות גבוהה משתמשים במספר רב של שלבים מסננים, התייחסות למתח מדויק, ומגן על מנת להפחית את התרומות הללו.

למה להעריך את מדדי הקומה

מדידה מדויקת של רצפת הרעש חיונית ממספר סיבות:

  • (ב) ,0) חיקוי: כאשר בודקים מקלטים, מערבבים או מגבר, הרעש הגירוי חייב להיות הרבה מתחת למכשיר תחת בדיקה (DUT) של רעש משלו.
  • (FLT:0System Dynamic Range:FLT:1 רצפת הרעש קובעת את הגבול התחתון של טווח הפלט שניתן להעלות על הדעת של הגנרטור.
  • (FLT:0) בדיקות תאימות: סטנדרטים 1:1 כגון ETSI, FCC, או 3GPP דורשים כי ציוד הבדיקה יש רצפת רעש נמוך מספיק כדי לא להפריע להחלטת המעבר / ההונאה.
  • (FLT:0) ,Calibration and Metrology:FreaLT:1) במעבדות של קליברציה, יש להכיר את רצפת הרעש של מקור ההתייחסות ולחפש תקציבים של אי-ודאות.

השפעה על בדיקות רגישות

דוגמה קלאסית היא לבחון את הרגישות של מקלט תקשורת.הדמות של המקלט עצמו של רעש (NF) עשוי להיות, למשל, 6 dB. למדוד את הרגישות שלו במדויק, את אות המבחן יש להציג עם רצפת רעש לפחות 10DB מתחת לקומה הרעש המקבילה של המקלט.אם רצפת הרעש של הגנרטור הוא גבוה מדי, זה יתרום למקבל של רעש, באופן מלאכותי, נתון זה נמדדת רצפה של קריאה אופטימית ומדודה.

שיטות מדידה עבור Signal Generator Noise Floor

מדידת רצפת הרעש של מחולל אותות דורשת התקנה זהירה כדי להפריד את הרעש של הגנרטור - רעש של כלי מדידה - רעש של כמה טכניקות מבוססות קיימים.

המונחים: Spectral Analyzer Direct Measurement

הגישה הפשוטה ביותר משתמשת מנתח ספקטרום.הגנרת האות נקבעת כדי לייצר טון CW ברמת תדר מסוים ועוצמה.הניתוח מוגדר עם רוחב פס רזולוציה צר (RBW) ופילטר הוידאו הוא ממוצע. רצפת הרעש נצפתה הרחק מן המוביל (למשל, בתדירות כבויה > 10 kHz) כדי למנוע רעש בשלב.

עם זאת, שיטה זו מושפעת מ רצפת הרעש של מנתחים והיא עשויה לדרוש מדבק מראש. להשיג תוצאות מדויקות, רצפת הרעש של המנתח חייב להיות לפחות 10 dB מתחת רצפת הרעש של הגנרטור.

Y-Factor Method for Noise Floor

שיטת Y-factor, המשמשת בדרך כלל למדידת חומרת רעש, ניתן להתאים למאפיין את רצפת הרעש של גנרטור אות.זה דורש מקור רעש calibrated (למשל, עומס קר פעיל או דיוד רעש) ו מד כוח או מנתח ספקטרום.הגנרטור כבוי, מקור הרעש מחובר, ושני מדידות כוח נלקחים: אחד עם מקור הרעש (חם) ומול (למשל, כלומר, מערכת העיכול) הוא לא מנקה (כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הוא גורם) של כוח) של כוח) לאחר מכן, הוא גורם קר (כלומר, הוא גורם) של כוח) הוא גורם (כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הוא גורם ירוק (כלומר, הוא גורם) מנקה (כלומר, הוא מנקה (כלומר, הוא מנקה) הוא מנקה) לאחר מכן, הוא מנקה (כלומר, מערכת העיכול) לאחר מכן, מערכת רעש) לאחר מכן, הוא כבוי (כלומר, הוא מנקה (כלומר, הוא מנקה) של מערכת רעש) הוא כבוי (כלומר, הוא כבוי (כלומר, מערכת רעש) של מערכת רעש) הוא כבוי (כלומר, מערכת רעש) הוא כבוי (כלומר, מערכת רעש) הוא מנקה) לאחר מכן, מערכת רעש) לאחר מכן, מערכת העיכול (כלומר, הוא

שיטה זו מדויקת יותר מאשר מדידה ספקטרלית ישירה כי היא מהווה את תרומת הרעש של המקלט המדידה, ואינה דורשת מנתח טווח דינמי רחב.

טכניקת Cross-Correlation

עבור גנרטורים דלת רעש נמוך מאוד (<-160 dBm /Hz), שיטת cross-correlation משמשת.שני מנתחי ספקטרום עצמאי או שני ערוצי מקלט נפרדים מודדים את אותו פלט גנרטור אותות.הרעש מהגנרטור נפוץ לשני הערוצים, בעוד הרעש מכל מנתח הוא לא קשור למטרופולין.

ניתוח זמן

באמצעות אוקטילוסקופ מהיר או ספרטייזר, ניתן ללכוד את גלפור הרעש בפלט של הגנרטור - לאחר דיגיטציה, ה-FFT של הנתונים שנתפסו מניב את צפיפות ראיית הרעש.גישה זו דורשת קליברציה זהירה זהירה זהירה זהה של הרעש של ספרותית ומדפי אנכי.

גורמים המשפיעים על רצפה רעש

רצפת הרעש של מחולל אותות אינה מספר קבוע של ספקטרום; זה משתנה עם תנאי הפעלה והגדרות. הבנת גורמים אלה מסייעת למהנדסים תקציב לרעש בהגדרות הבדיקה שלהם.

המונחים: power Level

בהגדרות כוח פלט נמוך (למשל, -100 dBm), המגבר הפנימי של הגנרטור מופעל על רווח נמוך, ואת הרעש משלב הפלט מוגדל יחד עם האות. versely, בעוצמות פלט גבוהות, המגברים מונעים יותר, ואת רצפת הרעש יכול לעלות עקב מוגבר תרמי ונורה.

טמפרטורה וגורמים סביבתיים

כאמור, רעש תרמי הוא פרופורציה לטמפרטורה מוחלטת. גנרטור הפועל במעבדת 25 מעלות צלזיוס יהיה רצפת רעש בערך 0.1 dB גבוה יותר מאשר ב-20 מעלות צלזיוס לכל רמה של עלייה עקב מערכת היחסים ליניארית.חשוב מכך, עלייה בטמפרטורות פנימיות מקירור פעיל או פיזור חשמל עלולה לגרום לרצפה הרעש להשתנות במהלך המבצע.

תדירות טווח ותוכנית Band

רצפת הרעש היא בדרך כלל לא שטוחה בטווח התדר של הגנרטור.ב בתדרים נמוכים (למשל, מתחת 1 MHz), רעש flicker שולט, העלאת רצפת הרעש. בתדרים מיקרוגל גבוהים יותר, הרעש הרחב ממיקסרים ומשכפלים יכול להגדיל. גנרטורים אותות רבים יש נתיבי פלט ייעודיים עבור להקות שונות (למשל, להקה נמוכה, להקה גבוהה) עם תכונות רעש שונות.

כוח אספקת יציבות והימנעות מהפרעה

ריפפל והחלפת רעש מאספקת הכוח הפנימית יכולים להתחבר אל נתיב האות, הוספת זריקת דיסקרטיות כמו גם רעש רחב פס. גנרטורים באיכות גבוהה להשתמש הרגולטורים ליניאריים ללא רעש הפריסה זהירה PCB. Impedance לא מתאים בפלט הגנרטור (למשל, גרימת השתקפות) יכול גם לשנות את רצפת הרעש לכאורה בשל רעש מוגבר או שינוי שלב.

הגדרות אטנטור

חומרים פנימיים או פנימיים יכולים להציג רעש.אלמנטים מנוגדים של ה- Attenuator לתרום רעש תרמי, אבל הרעש הזה הוא בדרך כלל נמוך יותר מהרעש של הגנרטור עצמו.עם זאת, כאשר הממריץ מוגדר בעצימות מקסימלית שלו, הרעש הפנימי של הגנרטור הוא לעתים קרובות מוגדל במידה רבה, ו רצפת הרעש נשלטת על ידי אותות תרמיים של ה-TM נחשב לרעש נמוך.

שלב רעש מול רצפה Amplitude Noise

חשוב להבחין בין רצפת הרעש של האמפולד לבין רעש שלב. רצפת הרעש נמדדת בנתח ספקטרום בתדירות מהמסלול של המוביל כולל גם את הרעש AM ואת רכיבי רעש ראש הממשלה.עם מנתח ספקטרום סטנדרטי, הרעש המוצג הוא הסכום של שניהם. למדוד רק את רצפת הרעש (אשר הוא הפרמטר הרלוונטי עבור יישומים רגישים ampude), מקלט מאוזן או גלאי AM יכול לשמש את הדחיסות רחב ביותר, כולל מפרט רחב, כולל מפרט רחב.

טיפים מעשיים עבור minimizing Noise Floor בהגדרות Test

בעת שימוש במחולל אות, ניתן להתאים את רצפת הרעש המדידה לטכניקה זהירה:

  • (FLT:0) השתמש גבוה או Bandpass Filter:cioFLT 1 אם בדיקות בתדר מסוים, מסנן פס צר בפלט הגנרטור יכול להפחית את הרעש מחוץ לפס שיכול לקפל לתוך רוחב הפס המדידה.
  • (ב) ⁇ :0) סביב ו-Switching: FLT:1 ודא חיבורי קרקע ראויים לשימוש בכבלים מוגנים כדי למזער את איסוף הרעש הסביבתי.
  • (FLT:0) לחנך את בנדוויד: 1 (FAVER) על כלי המדידה, השתמש רוחב הפס המינימלי לפתרון המאפשר מהירות גורפת מספקת.כל 10 dB ירידה ב- RBW נותן שיפור של 10 dB ברגישות (רעש מצטבר הוא לבן).
  • (ב) ⁇ :0) מעל מספר רב של טראנסים: איור 1 (בתרגום: 1) וידאו או מעקב אחר חיתול מפחית את השחלות של הרעש המוצג, ומאפשר estimation טוב יותר של רצפת הרעש.
  • (ב) ,0) ,התרחשות: ⁇ 1 (ב) אפשרו למכונת הגנרטור והמדידה האות להגיע לאיזון תרמי לפני המדידות הקריטיות.

קיצור של Noise Floor Specifications in Datasheets

גליונות נתונים אותות לעתים קרובות רשימה של רצפת הרעש בתנאים ספציפיים, כגון 1 GHz, עם 0Bm פלט, ולאחר 30 דקות הרץ חם-up. חפש את התצורה כמו â â ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ â ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

היזהרו מערכים "האנטי-פריטיים"; הם עשויים לייצג את הביצועים החציוניים על יחידות רבות.פרטים מובטחים הם לעתים קרובות 3 € "6 dB גרוע יותר, בנוסף, רצפת הרעש עלולה להתפוגג כאשר משתמשים במודולציה או עבור לא-CW גלפורציות, כגון DM, בשל יחסי שיא גבוהים יותר לממוצע ורעש דיגיטלי מוגבר.

שיקולים מתקדמים

איור Noise מול Noise Floor

בהקשר של גנרטורים אותות, דמות הרעש (NF) מוגדר כיחס של צפיפות הרעש פלט לרעש תרמי בטמפרטורת ההתייחסות (290 K) = צפיפות רעש בחוץ (dB / הרץ) â â â â â ¢ â ¢ â ¢ ⁇ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

קלבריות וטרגדיה

עבור גנרטורים אות מטרולוגי, רצפת הרעש היא מקבילה באופן שגרתי כנגד תקן ראשוני (למשל, מקור רעש מבוהג או תקן מתח ג'וזףסון) אחריות לסטנדרטים הלאומיים מבטיחה כי המדידות שבוצעו עם הגנרטור הן ניתנות לשיפוץ.

גנרטורים דיגיטליים ו-Qantization Noise

גנרטורים מודרניים של גלפור (AWGs) ו וקטורטורים (VSGs) משתמשים ב- DAC כדי ליצור את הגלפורציה.ההחלטה הסופית של DAC מציגה רעש קוונטי, המופיע כקומה רעש רחב פס רחב. רצפת הרעש הה קוונטית התיאורטית של N-bit DAC היא בערך -6.02 N'n'n'd 1.76 dBFS (סולם מלא, לדוגמה, רצפה של פחמן דו-חמצני, הוא הרבה יותר גבוה יותר מאשר רצפה נמוכה של שימוש ב-S.

מסקנה

רצפת הרעש של מחולל אותות היא פרמטר בסיסי המשפיע ישירות על דיוק מדידה בטווח רחב של יישומים בדיקת RF ומיקרוגל.מרעש תרמי ונורה לאפקטים של הקוונטים ומגבלות מערכת מדידה, הבנת המדע מאחורי רצפת הרעש מאפשרת למהנדסים לבחור את הגנרטור הנכון, להגדיר אותו כראוי, ולפרש את הביצועים שלו כראוי.על ידי הפעלת טכניקות מדידה זהירות כגון ניתוח ספקטרלי, שיטת Y-factor, או cross-coration, אפשרות אחת של בדיקות אמתיות, לא יכול להבטיח את הביצועים שלה בצורה יעילה, לא יכול להיות בטוח יותר, כלומר, זה יכול להיות יעיל של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה שלהם.

לקריאה נוספת על טכניקות מדידה רעש, מתייחס ל-FLT:0Keysight's appnote על המדידות של מספרי רעש FLT:1 ו-FLT:2Rohde & שוורצ'ר מדריך לרעש ולמדידות רצפת רעש