スペアナで簡易ＮF測定

高周波AMPの特性を表示する大切な要素には利得/ＳＷＲ/ＮＦが挙げられます。このうち利得とＳＷＲはＴＧ付きスペアナと
ＳＷＲブリッジがあれば測定可能ですがＮＦは　やはりＮＦ計が必要です。しかしＮＦ計として有名な　あの8970シリ−ズは
精度も素晴らしいけど大きさも素晴らしく簡単に持ち出すなんてできません。そんな訳があったのかは知りませんが
ある方からＧｉｇａＳｔにＮＦ測定機能を追加の要望が出されました。そこで検討を開始して今回は　その原理レベルの
試作版です。まだ問題点だらけですが時間があれば一度試して感想など頂けると　うれしいです。

原理

ＮＦの測定には広帯域に一定なホワイト・ノイズを発生するＳＧを使います。このＳＧを試料に入力して出力のレベルを測定します。
ＳＧがＯＮの時をＨＯＴ　ＯＦＦの時をＣＯＬＤとするとＮＦは次の式で表現されます。ここでＥＮＲはノイズSGの出力レベルです。

　　　　ＮＦ（ｄＢ）　＝　ＥＮＲ（ｄＢ）　-　ＨＯＴ（ｄＢ）　+　ＣＯＬＤ（ｄＢ）　

この式はスペアナの内部のｄＢ変換機能を使えば単純な加減の計算だけでＮＦの計算が可能な事を示しています。
またHOTとＣＯＬＤに特別な操作を加えない限りENRより大きなNFを測定する事が出来ない事も示しています。
今回の試作品は　このレベルです。

　　　　　0＜NF＜ENR

市販のＮＦ計がＥＮＲの値より大きなＮＦ値を測定可能なのはＨＯＴ/ＣＯＬＤ側の片方に利得調整を追加できるような仕組みが
組み込まれているのではと推測しています。

測定系

・このスペアナの感度は-70ｄＢｍが下限ですが　このレベルではＬＯＧの直線性は良くないので最低でも-60ｄＢｍ以上で
　測定しないと誤差が大きくなります。ＣＯＬＤのレベルが　このレベルにならないといけないのでスペアナ入力の前には
　60ｄＢ程度の大きなＡＭＰが必要になります。可能ならば利得調整付きのＡＭＰを使用してスペアナ入力を一定に
　したい所です。
・ＬＯＧの精度に誤差があると　そのままＮＦの誤差となるので誤差分を補正できる仕組みが必要です。
・ENRの値を直接測定する設備がないので代替案が必要です。

ノイズＳＧ

市販品のノイズSGは高価ですがENRが添付されているので一応安心です。ドライブ電圧が28ｖの物が多くて
Agilentの346シリ−ズとかＡＩＬＴＥＣＨなどが有名です。
市販品を使える方は28ｖドライブできるようにＭＡ基板の改造が必要です。Ｒ205を削除して外部28ｖ電源から
供給してください。（ＭＡ基板の28ｖは馬力が不足で使えません。）

AILTECH　7618E　　・01〜18GHｚを基準	自作ＳＧのＥＮＲ

自作品のＥＮＲはＮＦ計（ＨＰ8970Ａ）で7618Ｅを基準として比較測定した値からズレ量を補正したものです。
200〜1400ＭＨｚの範囲でＥＮＲは約12ｄＢとなりました。
ノイズの発生はトランジスタ−のB〜E間に逆バイアスを加えて発生させています。その後に20ｄBの
ATTを付けて出力させています。ドライブ電圧は10ｖです。10ｖ電源はＭＡ基板のＩＣ102で発生させて
いる物を流用しています。

自作のノイズSG　　ドライブ電圧は10ｖ	回路図
部品配置

ｄＢ調整

スペアナの入力レベルを10ｄＢづつ変化させた時波形も10ｄＢづつ変化するのが理想ですが
ＧｉｇａＳｔは補正も加えてないので　そんなに精度は良くないです。ＮＦを測定する時この10ｄＢ
からの誤差があると　そのままＮＦの誤差となります。

スペアナ入力を10ｄＢづつ変化させると・・・・	ＮＦ欄でＥＮＲとＧＡＩＮを設定
ＮＦをスペアナモ−ドで観測

そこでＳｅｔｔｉｎｇ画面の中でＮＦ欄のＧＡＩＮで　この誤差を補正します。もし変化が12ｄＢあった
場合には-2ｄＢすればよいのでＧＡＩＮ＝-2　（ｄＢ）と入力します。ただし　この補正はＮＦ波形
にのみ影響します。スペアナ波形には変化がありません。
この補正値はレベルにより異なるのでＮＦをスペアナモ−ドで観測して信号の大きさを　この校正
されたレベルまで測定系の利得を調整してあわせる必要があります。

測定方法

測定を開始するには測定の接続を準備し測定周波数でのＥＮＲを入力して上記ｄＢ調整を
終了させておく。

1・　スペアナモ−ドで波形を観測しながら追加ＡＭＰの利得調整でｄＢ調整を行ったレベルまで
　　　合わせる。

2・　スペアナ・モ−ドからＮＦモ−ドに切り替える。

ＯＦＦ---＞ＮＦに変更する。

3・　波形からＮＦ値を読み取る。

ノイズでゆらいでいるのでＮＦ値が概略となる。