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。そこでコンパクトなNF計を目指してV4に続いて今回も僅かながら
前進させる事にしました。

　1・ノイズでゆらぎのある状態を安定化する手段として平均化表示を追加しました。
　2・NF-SG基板ASSYのENRを最適となるように調整して個別デ−タを添付します。

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。今回の試作品も　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

・GigaStのSP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余裕を見て80ｄＢ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SP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。
GigaSt　ｖ5ではNF-SG用電源28ｖをDC-DCコンから直接取れるように増強しました。
（しかし市販のノイズSGをドライブするだけの能力は　まだありません。）

Agilent　346B　・01〜18GHｚを基準	自作ＳＧのＥＮＲ

NF-SGのＥＮＲはＮＦ計（ＨＰ8970B）で346B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。
ノイズのレベルを100MHｚ/1600MHｚのバランスが最適となるようなR114を選択して調整しています。

自作のノイズSG　　ドライブ電圧は10---＞28ｖに変更

Amp調整

SP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。

SP入力を10ｄＢづつ変化させると LOGの直線性は　こんな感じ	ＮＦ欄でＥＮＲとAmpを設定
RF　ATT　無し	RF　ATT　6ｄB　有り

そこでＳｅｔｔｉｎｇ画面・ＮＦ欄のAmpで　この誤差を補正します。
方法は　
　1・まず正確なRF-ATT　を用意します。測定予定の値に近いATTがベストです。今回は仮に6ｄBとします。
　2・ENRは測定周波数点の値をENRの欄に0.1ｄB単位で入力します。　例　14.5ｄB----＞145を入力
　3・最初の測定はNF-SGと試料を直結して（RF　ATT無し）NFを測定します。
　　　読み取る前にAverageにチェックを入れて平均化表示モ−ドにするとNF値が読み取りやすくなります。
　4・次に一度平均化表示をOFFにします。リタ−ンキ−を押せばOFFになります。
　5・2回目の測定はNF-SGの出力にRF-ATTを入れた状態でNFを測定します。平均化表示もONにします。
　6・以上2回の測定結果の差から誤差をキャンセルするようにAmpの値を入力します。
　　　　例　差が6.5ｄBの場合　6ｄBにするには　-0.5ｄBなので　0.1ｄB単位にして　-5を入力

ENRを増加させるとグラフ上では波形が下に（NFが大きくなる）平行移動します。

測定

NF測定系のTOTAL利得が80ｄB程度確保できている事が条件です。
この時SPモ−ドで観測すると雑音レベルが　-50ｄBm近辺になっています。

　1・NF測定モ−ドを設定するにはMODE設定＝NFを選択します。
　　　　　グラフ表示はNFモ−ド　（Div=2ｄB/Dot表示）　
　　　　　NF-SG電源のON/OFF開始

　2・Center/Span周波数を設定します。

　3・これでNF波形が表示されますが平均値表示はOFF状態なので波形のゆらぎが大きいです。
　4・そこで平均値表示にするためAverageをクリックします。
　　　（平均値表示モ−ドはリタ−ン・キ−を押したりCenter,Span等の操作を行なうとＯＦＦになります。）
　4・時間経過と共に平均化効果でノイズが少なくなるので安定したと判断したら値を読み取ります。