Netzwerkanalysator Rauschzahlen messen

Moderne Messinstrumente lassen sich relativ einfach erweitern, was besonders in der Kommunikationstechnik mit wechselhaften Standards und neuen gesetzlichen Vorschriften von einigem Nutzen ist. So kann ein Netzwerkanalysator recht problemlos für die Bestimmung von Rauschzahlen umgebaut werden.

Für die Mikrowellen-Netzwerkanalysatoren der Familie »PNA-X« von Agilent ist nun die »Option 028« verfügbar. Diese ermöglicht quellenkorrigierte Rauschzahlmessungen an Verstärkern, Frequenzumsetzern und Mischern bei Frequenzen bis 50 GHz. Das bedeutet, dass das System die Auswirkungen von Quellen-Anpassungsfehlern korrigiert. Die Anpassungsfehler werden mithilfe vektorieller Fehlerkorrektur herausgerechnet, und die durch Rauschparameter hervorgerufenen Fehler werden mittels eines als Impedanz-Tuner eingesetzten »ECal«-Moduls entfernt. Dank solcher Kalibrierverfahren eignet sich der PNA-X auch für On-wafer- und In-fixture-Messungen sowie automatisierte Tests. Die Messgenauigkeit ist für Ingenieure, die Verstärker, Frequenzumsetzer und insbesondere LNAs entwickeln und testen, ein recht wichtiges Kriterium.

In der Forschung und Entwicklung benötigt man eine möglichst hohe Messgenauigkeit, um Sender/Empfänger-Systeme besser optimieren zu können und eine bessere Korrelation zwischen Schaltungssimulationen und Messungen zu erreichen. In der Produktion bedeutet höhere Messgenauigkeit, dass man bei den Testobjekten größere Toleranzen zulassen kann und dass präzisere Bauteilspezifikationen angegeben werden können. Agilents Option 028 nutzt die Standard-S-Parameter-Messempfänger des PNA-X und ein eigenes Quellenkorrekturverfahren für Rauschzahlmessungen bis 50 GHz. Für Messungen an Bauteilen mit einem Funkelrauschen von weniger als 30 dB sind ein externer Vorverstärker und externe Filter erforderlich.

Für Rauschzahlmessungen bis 26,5 GHz ist eine weitere Option (»Option H29«) verfügbar, die einen internen rauscharmen Empfänger für 50-GHz-Modelle der Familie PNA-X beinhaltet. Option H29 macht einen externen Vorverstärker und externe Filter überflüssig; der Messaufbau entspricht jenem für S-Parameter-Messungen. Der PNA-X ermöglicht es, in einem einzigen Durchgang allerlei Größen zu messen, beispielsweise S-Parameter, Verstärkungskompression, Intermodulationsverzerrung und Rauschzahl.

In der Vergangenheit benötigte man für solche Messungen mehrere Messgeräte, darunter einen Spektrumanalysator, zwei oder drei Signalgeneratoren, einen Rauschzahlanalysator mit Abwärtsumsetzer und einen Vektor-Netzwerkanalysator. Im Vergleich zu einem typischen Rauschzahlanalysator bietet der PNA-X eine vier- bis zehnmal höhere Messgeschwindigkeit. Wenn außer der Rauschzahl auch noch andere Größen gemessen werden, erreicht der PNA-X einen bis zu 100mal höheren Testdurchsatz als übliche Kombinationen mehrerer Messgeräte.