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[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法 taka 20/4/7(火) 21:23
Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法 富井里一 20/4/8(水) 8:24
Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法 taka 20/4/8(水) 21:53
Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法 富井里一 20/4/12(日) 17:50
Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法 taka 20/4/12(日) 23:35
Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法 富井里一 20/5/4(月) 15:32
Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法 taka 20/5/9(土) 0:19
Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法 富井里一 20/5/10(日) 14:36
Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法 taka 20/5/11(月) 22:51

[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法
 taka  - 20/4/7(火) 21:23 -
DZV-1を購入してありがたく使ってます。
ところでプリアンプの制作を趣味でやってますが、DZV-1を使用してNFの測定ができないものでしょうか?作成したものはゲインは満足できるのですが、実際に使ってみるとノイズが多いと不評です。ただノイズレベルが測定できないので、対策してもその効果がよく判りません。
ググってみたところ、コールドソース法という手法でノイズソース無しに測定できるという紹介がありますが、メーカー製VNAの機能として持っている様子です。詳細の説明が難しいようなら、どこかのwebの参照先をご紹介いただければ幸いです。無理を申しますが、ご検討よろしくお願いします。
ついでながら作成しているプリアンプは430Mhz用です。
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Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法
 富井里一  - 20/4/8(水) 8:24 -
 DZV-1をご利用いただきましてありがとうございます。
 NF測定に関して、私の分かる範囲を記載しました。

■SA(スペクトラム・アナライザ)で NF を測定する方法
私は SAで NF を測定するとこがありますが、それがコールド・ソース法になるのだと思います。(名前はあまり存じ上げてなくてすみません)
測定のポイントは、
(1) アンプの入力の熱雑音は固定 (例:174dBm/Hz @17℃)
(2) アンプ出力のノイズ・レベル[dBm]を測定し、[dBm/Hz]に変換
  変換は SA 内部の IF帯域幅 (Resolution Band Width) を利用して算出
(3) アンプの利得を測定
(4) それぞれを NF の計算式に代入して求める
  計算式は、インターネットで情報は得られます。
  私が昔参照したのは、トラ技 2003年7月号 PP.199〜200
 今、少し調べたらアンリツのPDFが見つかりました。(p3)
https://dl.cdn-anritsu.com/ja-jp/test-measurement/files/Application-Notes/Application-Note/MS4640B_JF2100.pdf

■DZV-1 を上記のやり方をしたときの不安材料
- 精度良く電力[dBm]が測れない
 DZV-1のポートから出力されるレベル[dBm]をSAなどで測定できれば、周波数とオフセット値のファイルを作成し、インポートすることで、ある程度の[dBm]が測定できます。
 DZV-1の出力レベルを測定する手段がなければ、オフセット値はデフォルト値を使いますが、そのデフォルト値は私の手元にある 2台から求めたものなので、個体差に対応できていません。
- アンプのノイズが検出できるか心配
200MHz以上でダイナミック・レンジがどんどん悪化するので、ノイズが検出できるか不安です。
 
 週末に、DZV-1 で、手元にある LNA(ロー・ノイズ・アンプ)を測定してみます。かなり制約があると思いますが、結果はお知らせしたいと思います。
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Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法
 taka  - 20/4/8(水) 21:53 -
富井様
返信ありがとうございます。可能性はあるという事ですね。ご紹介いただいたアンリツのPDFを読んでみましたが、理解できませんでした。(涙)
実験していただけるようなので、そちらに期待いたします。
なお絶対値計測ではなく、相対値の計測ができれば、アマチュア的な使い方ではOKだと思いますので、よろしくお願いします。
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Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法
 富井里一  - 20/4/12(日) 17:50 -
taka 様
お世話になります。富井です。

 実家で入院の連絡があり、自宅に戻っていない状況です。週末に検討のお約束をしたのですが、しばらくお待ちいただければと思います。申し訳ありません。
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Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法
 taka  - 20/4/12(日) 23:35 -
それは大変ですね。そんな時に書き込みを気遣っていただき恐縮です。
全く急ぐものではありませんので、心おきなく看病なさってください。
快方に向かうことをお祈りしております。
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Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法
 富井里一  - 20/5/4(月) 15:32 -
takaさん
富井里一です。

 ziVNAuでNF測定する検討をしました。しかし、プリアンプ単体(430MHz帯)の NF測定は、どうあがいても測定できないという結論です。
 検討した測定は、ziVNAuをSA(スペクトラム・アナライザ)として利用する方式です。
 測定できない要因は、プリアンプのノイズ・レベル測定です。ziVNAuのノイズ・フロアは約-75dBm(BW=24kHz)です。プリアンプの出力ノイズが-70dBm以上ないと、ziVNAuのノイズと区別できない為です。
 仮に、利得=20dB, 出力ノイズ=-70dBm のプリアンプのNFは約40dBになってしまいます。おそらく測定したいプリアンプのNFは数dBですから、ziVNAuではとうてい及ばないことになります。

 計算式は以下に示します。(ノイズ測定には補正が必要ですが、ざっくり求めるために省略します)
 NF[dB] = Nosa - 10log(RBW) - (-174 + G)
     = -70 - 10log(24000) - (-174 + 20)
     ≒ 40
 ただし、
 Nosa = ziVNAuで測定したノイズ・レベル[dBm]
 RBW = ziVNAuの帯域幅= 24kHz
 -174 ≒ 27℃における熱雑音[dBm/Hz]
 G = プリアンプの利得[dB]


 ziVNAuではとうてい及ばない事に気づくまでに時間が掛かりすぎました。申し訳ありません。
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Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法
 taka  - 20/5/9(土) 0:19 -
富井里一さん

ご検討いただきありがとうございました。また書き込み頂いたのに気が付くのが遅くなり、失礼しました。

>プリアンプの出力ノイズが-70dBm以上ないと、ziVNAuのノイズと区別できない為です。
こんなにプリアンプがノイズを出すとすると、無線機にとってはノイズ源でしかありませんね。了解いたしました。

ところで話変わって、
>ziVNAuをSA(スペクトラム・アナライザ)として利用する方式
と書かれてますが、NF測定とは別に普通のSAとして使用できるものでしょうか?
単純にport1の出力は開放(50Ωで終端)し、port2に信号を入力してS21をLOGMAG表示すれば良さそうな気もしますが、校正をどうやるのか??

質問ばかりで恐縮ですが、お手すきの時間にでもお願いいたします。
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Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法
 富井里一  - 20/5/10(日) 14:36 -
takaさん

 ziVNAuのSAモード(スペアナに似せた機能)についてご返信いたします。

> port1の出力は開放(50Ωで終端)し、port2に信号を入力してS21を...
 その状態で各周波数のレベルを測定する機能がPCアプリ(ziVNAu.exe)にあります。グラフ縦軸スケールは、校正データ用のアスキー・ファイルを用意します。(SACal.txt) このファイルが無い場合、0dBはADコンバータのフルスケール(約-14dBm)になります。
 私の手元にある ziVNAu(ハードウェア)で SACal.txtを用意してあります。ハードウェアの個体差は吸収できませんが参考にはなると思います。

 以上の内容をリンク先のPDFにまとめました。詳しい設定はそちらを見ていただければと思います。
https://www.rf-world.com/x/bbs/c-board.cgi?cmd=one;no=767;id=RFW2#767
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Re:[ziVNAu]プリアンプのNF測定方法
 taka  - 20/5/11(月) 22:51 -
富井里一さん

SAモードというのが用意されていたのですね。RFワールド37号を購入してなかったので、知りませんでした。
ご丁寧な解説をつけていただき、感謝してます。
早速動かしてみて、確認いたしました。

ありがとうございました。
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C-BOARD Moyuku v1.01b6