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EDA/SW/T&M NOISE ANALYSIS
64 - ELETTRONICA OGGI 462 - MAGGIO 2017
Il guadagno di inserzione (Gi), detto anche coefficiente
di trasmissione, è il valore misurato, o fornito da spe-
cifica, del guadagno di un sistema a 50 . La misura
di tale valore si basa su uno strumento di misura con
bassi coefficienti di riflessione e un buon adattamento
dell’uscita all’impedenza del dispositivo in prova.
In questo caso la cosa più importante da comprende-
re è che l’adattamento tra gli stadi all’interno del si-
stema influenza il modo in cui la potenza si accoppia
da uno stadio al successivo e quindi ha impatto sulle
prestazioni di rumore globali. Solo quando l’uscita di
uno stadio è adattata all’ingresso del successivo, nello
stesso modo impiegato durante la fase di caratterizza-
zione, allora la figura di rumore indicata per ogni sta-
dio diventa un parametro affidabile.
Parametri di rumore
Si assume che la figura di rumore sia un modello sem-
plificato del rumore effettivo del sistema, basato su di
un singolo generatore di rumore equivalente per ogni
stadio. Gli amplificatori reali contengono chiaramente
diverse sorgenti di rumore, dovute a processi termici
e shot, e l’impatto dell’impedenza della sorgente su di
loro può essere complesso.
La figura di rumore ricavata da misure sperimentali
è influenzata da quanto accuratamente la sorgente di
rumore si adatta al dispositivo in prova e da quanto
questo è adattato allo strumento di misura.
Progettare gli amplificatori a basso rumore significa
comprendere come il guadagno del dispositivo attivo
e la figura di rumore cambino in funzione dell’impe-
denza o ammettenza della sorgente. Per comprendere
completamente l’effetto del disadattamento in un siste-
ma, sia la sua figura di rumore sia il guadagno devono
essere caratterizzati.
La caratterizzazione delle proprietà di rumore im-
piega un sintonizzatore speciale per presentare di-
verse impedenze complesse al dispositivo in prova,
per ricavare i fattori di rumore legati al coefficiente di
riflessione della sorgente. Così diventa possibile de-
terminare il fattore di rumore minimo (F
min
) e il coeffi-
ciente di riflessione ottimo della sorgente (Gopt) che
consentono di individuare, assieme alla corrispon-
dente resistenza di rumore (Rn), il punto di minimo
nella dipendenza della figura di rumore dalle varia-
zioni dell’ammettenza della sorgente. Queste quantità,
due valori scalari (F
min
e R
n
) e un vettore (
opt
dotato
di modulo e fase), sono spesso indicati come “para-
metri di rumore” e la loro determinazione è nota come
caratterizzazione di rumore.
Quando si rappresenta il coefficiente di riflessione del-
la sorgente sulla carta di Smith, per un insieme di fat-
tori di rumore costanti, il risultato sono alcuni cerchi
di rumore, ovvero un modo comodo per visualizzare la
relazione complessa tra le impedenze della sorgente e
le figure di rumore.
Inoltre, è possibile rappresentare il coefficiente di rifles-
sione sulla carta di Smith per un insieme di guadagni
fissi, ottenendo dei cerchi di guadagno che mostrano la
relazione tra l’impedenza della sorgente e il guadagno.
Effetto della banda
La figura di rumore è indipendente dalla banda pas-
sante del dispositivo. Quando si eseguono misure di
rumore, normalmente si assume che la relazione tra la
frequenza del segnale e la sua ampiezza nel sistema
sia costante nella banda di misura. Ciò significa che
la banda della misura di rumore dovrebbe essere infe-
riore alla banda passante del dispositivo per evitare di
introdurre errori.
Alcuni analizzatori della figura di rumore di fascia alta
della serie NFA di Keysight dispongono di bande pas-
santi variabili per misurare facilmente anche disposi-
tivi a banda stretta, analogamente agli analizzatori di
spettro.
Inoltre, Keysight offre una varietà di strumenti per
eseguire quel tipo di misure della figura di rumore,
accurate e ripetibili, che sono vitali per il progetto, la
fabbricazione e la riparazione di sistemi avanzati di
ricezione.
Per approfondire:
Fig. 2 – Cerchi di rumore che legano le impedenze della sorgente alla
figura di rumore (Keysight)