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잡음지수분석기의 새로운 교정방법과 잡음상관행렬 측정
Novel Calibration Method of Noise Figure Analyzer and Measurement of Noise Correlation Matrix 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.29 no.7, 2018년, pp.491 - 499  

이동현 (충남대학교 전파공학과) ,  염경환 (충남대학교 전파공학과)

초록
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잡음지수분석기의 일반적인 교정방법은 잡음전원을 이용하는 방법이다. 이 방법은 교정 시 잡음전원과 잡음지수분석기의 부정합을 고려하지 않기 때문에 측정결과에서 심각한 불규칙 리플을 동반한다. 본 논문에서는 잡음전원과 잡음지수분석기의 부정합을 모두 고려한 새로운 잡음지수분석기의 교정 및 이를 이용한 새로운 잡음상관행렬 측정방법을 제안한다. 제안하는 방법은 uncorrected 잡음전력을 이용, 교정하지 않은 잡음지수분석기의 이득과 잡음상관행렬을 결정하였다. 그리고 결정된 이득과 잡음상관행렬을 이용, DUT에 대한 잡음상관행렬 측정결과에서 잡음지수분석기의 영향을 교정하였다. 제안된 방법을 통해, 측정된 DUT의 잡음파라미터는 상대적인 잡음비를 이용한 측정 결과와 같은 정도의 불규칙 리플을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The conventional calibration method for a noise figure analyzer is to use a noise source. This method is accompanied by a significant irregular ripple in the measurement results, because it does not consider the mismatch of the noise source and noise figure analyzer during calibration. A novel calib...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • NFA를 완전하게 교정하기 위해서는 교정되지 않은 NFA의 1) 잡음상관행렬과 2) 이득(gain)이필요하다. 따라서 본 논문에서는 교정되지 않은 NFA의잡음상관행렬과 이득을 측정하는 방법과 이를 이용한 새로운 NFA 교정방법을 제안한다. 우선, NFA를 교정하지 않고 측정된 잡음전력을 이용, NFA의 잡음상관행렬과 이득을 결정한다.
  • 본 논문에서는 uncorrected 잡음전력을 이용, 교정되지 않은 NFA의 잡음상관행렬과 이득을 결정하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법으로 결정된 잡음상관행렬과 이득을 이용한 새로운 교정방법을 보였으며, 이를 이용하여 DUT의 잡음 파라미터를 측정하였다.
  • 이 불규칙 리플들은 잡음전원(noise source)을 이용한 잡음지수분석기(noise figure analyzer: NFA)의 교정(calibration)이 불완전하게 교정된 것에 기인한다. 본 논문에서는 참고논문 [10]의 측정방법을 이용하여 측정된 NFA의 잡음상관행렬 결과를 통해 잡음전원을 이용한 잡음지수분석기의 교정이 불완전하다는 것을 보이고, 그 이유에 대해 설명할 것이다.
  • 본 논문에서는 NFA, 즉 잡음측정 장비의 구성은 그림 5와 같이 저잡음증폭기(low noise amplifier: LNA)와 감쇠기 그리고 NFA가 결합된 구조를 이용하였으며, 이를 수신기(receiver)로 명명하였다. 여기서 LNA와 NFA가 결합된 구조를 이용하는 것은 교정되지 않은 NFA에서 측정 되는 잡음전력의 크기가 작기 때문에 이를 증폭시켜 주기 위해서이다. 이때, NFA에는 잡음전원으로 교정하지 않은 preset 상태이다.

가설 설정

  • 기존에 제안한 상대적인 잡음비를 이용하지 않고, 이불규칙 리플을 최소화하기 위해서는 NFA를 완전하게 교정하면 될 것이다. NFA를 완전하게 교정하기 위해서는 교정되지 않은 NFA의 1) 잡음상관행렬과 2) 이득(gain)이필요하다. 따라서 본 논문에서는 교정되지 않은 NFA의잡음상관행렬과 이득을 측정하는 방법과 이를 이용한 새로운 NFA 교정방법을 제안한다.
  • 이와 같은 결과를 통해 본 논문에서 보인 교정방법으로 NFA 가 완전하게 교정된다는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 기존에 제안된 측정방법들 [7]~[11] 에 비해 본 논문에서 제안한 방법의 장점으로는 1) NFA의 일반적인 교정과정이 필요 없고, 2) 절대적인 잡음 전력 측정을 기초로 하지만 불규칙 리플이 최소화된 결과를 보였으며, 3) receiver의 이득에 대한 별도의 S-파라미터 측정이 필요 없다는 점이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
잡음지수분석기의 일반적인 교정방법은 무엇인가? 잡음지수분석기의 일반적인 교정방법은 잡음전원을 이용하는 방법이다. 이 방법은 교정 시 잡음전원과 잡음지수분석기의 부정합을 고려하지 않기 때문에 측정결과에서 심각한 불규칙 리플을 동반한다.
잡음지수분석기를 교정할 때 불규칙 리플을 최소화하기 위해 NFA를 완전하게 교정하기 위해서는 무엇이 필요한가? 기존에 제안한 상대적인 잡음비를 이용하지 않고, 이불규칙 리플을 최소화하기 위해서는 NFA를 완전하게 교정하면 될 것이다. NFA를 완전하게 교정하기 위해서는 교정되지 않은 NFA의 1) 잡음상관행렬과 2) 이득(gain)이필요하다. 따라서 본 논문에서는 교정되지 않은 NFA의잡음상관행렬과 이득을 측정하는 방법과 이를 이용한 새로운 NFA 교정방법을 제안한다.
잡음전원을 이용해 잡음지수분석기를 교정할 때의 단점은 무엇인가? 잡음지수분석기의 일반적인 교정방법은 잡음전원을 이용하는 방법이다. 이 방법은 교정 시 잡음전원과 잡음지수분석기의 부정합을 고려하지 않기 때문에 측정결과에서 심각한 불규칙 리플을 동반한다. 본 논문에서는 잡음전원과 잡음지수분석기의 부정합을 모두 고려한 새로운 잡음지수분석기의 교정 및 이를 이용한 새로운 잡음상관행렬 측정방법을 제안한다.
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참고문헌 (21)

  1. IRE Subcommittee on Noise, "IRE standards on methods of measuring noise in linear two ports 1959," in Proceedings of the IRE, Jan. 1960, vol. 48, pp. 60-68. 

  2. H. Rothe, W. Dahlke, "Theory of noisy four poles," in Proceedings of the IRE, Jun. 1956, vol. 44, no. 6, pp. 811-818. 

  3. P. Penfield, "Wave representation of amplifier noise," IRE Transactions Circuit Theory, vol. 9, no. 1, pp. 84-86, Mar. 1962. 

  4. G. F. Engen, "A new method of characterizing amplifier noise performance," IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 19, no. 4, pp. 344-349, Nov. 1970. 

  5. S. W. Wedge, "Computer-aided design of low noise microwave circuits," Ph.D. dissertation, California Institute of Technology, 1991. 

  6. S. W. Wedge, D. B. Rutledge, "Wave techniques for noise modeling and measurement," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 40, no. 11, pp. 2004-2012, Nov. 1992. 

  7. A. R. Ahmed, K. W. Yeom, "An extraction of two-port noise parameters from measured noise powers using an extended six-port network," IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques, vol. 62, no. 10, pp. 2423-2434, Oct. 2014. 

  8. 염경환, 압둘-라흐만, "6-포트 회로망을 이용한 잡음 파라미터 측정," 한국전자파학회논문지, 26(2), pp. 119-126, 2015년 2월. 

  9. 이동현, 압둘-라흐만, 이성우, 염경환, "8-포트 회로망을 이용한 온-웨이퍼형 DUT의 잡음 파라미터 측정," 한국전자파학회논문지, 25(8), pp. 808-820, 2014년 8월. 

  10. 이동현, 염경환, "스펙트럼 분석기를 이용한 2가지 잡음 파라미터 측정방법과 비교," 한국전자파학회논문지, 26(12), pp. 1072-1082, 2015년 12월. 

  11. 이동현, 염경환, "상대적인 잡음비를 이용한 잡음상 관행렬 측정방법," 한국전자파학회논문지, 27(5), pp. 430-437, 2016년 5월. 

  12. V. Adamian, A. Uhlir, Jr., "Simplified noise evaluation of microwave receivers," IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 33, no. 2, pp. 136-140, Jun. 1984. 

  13. D. Pasquet, E. Bourdel, S. Quintanel, T. Ravalet, and P. Houssin, "New method for noise-parameter measurement of a mismatched linear two-port using noise power wave formalism," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 56, no. 9, pp. 2136-2142, Sep. 2008. 

  14. Keysight Technologies, SNS Series Noise Sources, Data Sheet. Available: http://www.keysight.com. 

  15. Keysight Technologies, NFA Series Noise Figure Analyzers, Data Sheet. Available: http://www.keysight.com. 

  16. Keysight Technol., "Noise figure measurement accuracy-the Y-factor method, application note." Available: http://www.keysight.com. 

  17. H. Bosma, "On the theory of linear noisy systems," Philips Research Reports, Supplements, no. 10, 1967. 

  18. S. W. Wedge, D. B. Rutledge, "Noise waves and passive linear multiports," IEEE Microwave Guided Wave Letters, vol. 1, no. 5, pp. 117-119, May 1991. 

  19. K. W. Yeom, Microwwave Circuit Design: A Practical Approach Using ADS, Prentice Hall, 2015. 

  20. AST54S, Low Noise Amplifier, ASB. Available: http://www.asb.co.kr. 

  21. M. Pospieszalski, "On the measurement of noise parameters of microwave two-ports(short paper)," IEEE Trans on Microwave Theory and Techniques, vol. 34, no. 4, pp. 456-458, Apr. 1986. 

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