JPH01112174A - 信号対雑音比設定方法および信号対雑音比設定装置 - Google Patents

信号対雑音比設定方法および信号対雑音比設定装置

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JPH01112174A
JPH01112174A JP63243728A JP24372888A JPH01112174A JP H01112174 A JPH01112174 A JP H01112174A JP 63243728 A JP63243728 A JP 63243728A JP 24372888 A JP24372888 A JP 24372888A JP H01112174 A JPH01112174 A JP H01112174A
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noise
carrier wave
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signal
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Aaru Fuookunaa Toomasu
トーマス・アール・フォークナー
Shii Haaraikusun Aaru
アール・シー・ハーライクスン
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/26Measuring noise figure; Measuring signal-to-noise ratio

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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明は搬送波のS/N比を測定するためのシステムに
関し、特に予め決められたS/N比を持つ搬送波を供給
するためのシステムに関する。
〈従来技術とその問題点〉 搬送波信号のS/N比は電送システムの性能に対する性
能指数の役割を果たす。S/N比が増加するに従って、
変調信号あるいは関心のある他の信号をエラーや混同な
く識別し、再生することが簡単になる。搬送波のS/N
比を測定する装置は従来からよく知られており、コミュ
ニケーション分野とそれに関連した電子テスト装置にお
いて特に応用されている。1986年8月12日にMo
fammed Ha j j−Chehadeによって
出されたr Phase Lock Lo。
p  Pri:quency  flemodulat
or  Having  an  八djustabl
eBandwidth」と題した合衆国特許番号4.6
05.904は復調信号が専ら雑音から成る信号同期の
開始時に復調器の出力から復調新香をサンプルするため
のサンプリング回路を甲開示している。ふのサン= 4
− プリング回路は有効信号が存在する時のS/N比ではな
く、むしろ信号が存在しない時の雑音を測定することに
より復調器出力での雑音を信頼性高く、正確に測定して
いる。合衆国特許番号4.630゜117および3.7
75.689は既知のS/N比測定シテスムの追加例で
ある。
従来技術の問題の一つはS/N比測定システムを校正し
実証する正確なS/N比標準標準供給システムいことで
ある。
〈発明の目的〉 従って、搬送波のS/N比を正確に設定できる信号源を
音束するのが本発明の目的である。
搬送波しんごうんのS/Nを設定するための比較的安価
で単純なシステムを提供することが本発明のもう一つの
目的である。
正確なS/N標準を提供するのが本発明のさらにもう一
つの目的であり、該正確なS/N比標準標準−タル雑音
のS/N測定システム、位相雑音測定システム、あるい
は振幅変調雑音測定システ°ムの校正および/または検
証するのに用いられる。
〈発明の概要〉 本発明は前述の目的および他の目的を実現するために搬
送波を供給する信号発生器、減衰器、増幅器および増幅
器への人力電力を測定する手段から成る装置を備えてい
る。該装置は予め決められた正確で既知のS/N比を持
つ出力搬送波を供給し、そのS/N比は増幅器への人力
電力および増幅器雑音指数のみの関数である。減衰器の
熱雑音はシステムの温度および測定システムの帯域幅の
関数である。減衰器の減衰率は搬送波信号の側帯波雑音
が減衰器の熱雑音フロアのレベル以下に本質的に減衰さ
れ、それによって減衰器の熱雑音内に側帯波雑音がマス
キングされるように設定する。
搬送波信号および減衰器熱雑音雑音は増器器で両方共等
しく増幅されるので、搬送波のS/N比は減衰器および
増幅器の熱雑音電力に帯する搬送波電力の比に等しくな
る。減衰器雑音はシステム温度および帯域幅の関数であ
り、増幅器への搬送波信号電力および増幅器雑音指数を
測定することにより正確なS/N比が決定される。
〈発明の実施例〉 第1A図および第1B図にシステム10を示す。
システム10は搬送波信号を供給し、そのS/N比は正
確に設定可能である。システム10は搬送波を発生する
信号発生器11、予め決められた減衰率を持つ減衰器1
3および雑音指数が既知の増幅器15からなり、出力に
S/N比が正確に設定された搬送波信号を供給する。信
号がアナライザ、あるいはパワーメータ19によって増
幅器15の人力14での搬送波信号電力を測定する。か
わりに減衰器13の人力での搬送波信号電力をパワーメ
ータ19で測定してもよい。雑音指数計21は増幅器1
5の雑音指数を測定する。たとえば人力14での搬送波
信号の入力電力はHewlett−Packard C
ompanyモデル)l P 8902へ測定受信機で
測定され、増幅器15の雑音指数はllewlett−
Packard CompanyモデルHP8970A
雑音指数計で測定される。
搬送信号側帯波雑音を減衰器13の熱雑音フロアレベル
以下にし、したがって搬送波側帯波雑音が減衰器13の
熱雑音に隠れてしまうように信号発生器11の発生する
搬送波信号を減衰させて、出力17での搬送波のS/N
比を設定する。もし、搬送波信号電力が増幅器15の人
力14 (減衰器13の出力)で測定されれば、減衰器
13の減衰率を知る必要はない。必要なことは搬送波信
号側帯波雑音成分を減衰器は13の熱雑音フロア以下に
減衰することだけである。減衰された搬送波および減衰
器13の熱雑音は増幅器15によって一緒に増幅器され
、出力17でのS/N比が正確にわかっている私用可能
な搬送波信号レベルを供給する。
減衰器13の全熱雑音フロアレベル(PNT)は次式に
よって与えられることを示す。
P 1lT= k T B ここで に−ボルツマン定数(1,374xlO−23J o 
u I e s/K) T−測定温度(K) B−測定帯域幅 増幅器15の雑音指数は出力雑音を人力に換算−8 = し、入力端子の雑音で割った比である。線形に動作する
増幅器の雑音指数は次式で与えられる。
NF(dB)−1,0・10 g (P ol、t/k
TBG)    (dB) ここで NF  −雑音指数 p aut−人力終端時の出力雑音電力k  −ボルツ
マン定数 T  −温度(K) B  −測定帯域幅 G  −増幅器利得 雑音のない増幅器の雑音指数は0である。すなわち、出
力17に現れる雑音のすべては人力14の端子で発生し
た雑音から生ずる。人力14の端子の熱雑音電力は次式
で与えられる。
P NT= k T B ここで k  −ボルツマン定数 T  −温度(K) B  =測定帯域幅 全雑音のS/N比は次式に等しい。
S/N−熱雑音フロア(dBm/Hz)十雑音指数(d
B) 一増幅器人力電力(dBm) この解析は熱雑音が2個の等しい成分、すなわち振幅変
調(AM)熱雑音および位相熱雑音から成り、さらに2
個の成分のレベルは等しく、全雑音フロアレベルより3
デシベル低いと仮定している。湿温が290にで帯域幅
が1ヘルツであると仮定すると入力14の端子の全雑音
電力はPNT−一174dBmで与えられる。これは位
相熱雑音フロアおよびAM熱雑音フロアに対して一17
7bBmの入力端子雑音電力を与える。次に湿温でのA
M雑音のS/N比は次式で与えられる。
M (f) −AM熱雑音フロア(dBm/Hz) 十
雑音指数(dB) 一増幅器人力電力(dam) 位相熱雑音に対するS/N比は次のように与えられる。
L (f)  −一177  (dBm/Hz)  +
NF  (dB)  −P  i  (dam) ここでPiは増幅器人力14での搬送信号の電力(dB
m)である。
したがって、増幅器15の雑音指数が既知のシステム1
0に対するS/N比は増幅器15の入力14における信
号電力(減衰器13がらの信号電力)、およびシステム
1oの温度での増幅器15の雑音指数によって設定され
る。
ここで第2A図、第2B図、第3A図および第3B図に
以下のような例を与える。この例に対して信号発生器1
1が出力する搬送波信号31のレベルは+5dBm、側
帯波雑音33は一155dB m / Hzであると仮
定する。減衰器と終端抵抗が同温度Tであると仮定した
場合、40デシベルあるいはそれ以上の減衰に対して熱
雑音フロアは終端抵抗の熱雑音(kTB)に本質的に一
致する。
したがって、減衰器13の熱雑音フロアレベル35は−
174(d Bm/Hz)と計算される。もし、減衰器
13の減衰量が−60(dB)ならば搬送波信号31お
よび側帯波雑音33の両方は減衰器13を通るとき同じ
レベルだけ減衰される。
搬送波信号側帯波雑音は第2B図に示したように本質的
には減衰器13の熱雑音フロア35以下のレベルに減衰
する。減衰器13の熱雑音が側帯波雑音33よりずっと
大きければ側帯波雑音は減衰器の熱雑音35によって左
右される。次に増幅器15の入力14において、S/N
比は本質的に減衰器13の熱雑音35の電力に対する搬
送波信号31の電力の比である。
先に定義したように雑音指数は増幅器の出力雑音を入力
に換算し、入力端子の熱雑音フロアで割った比である。
Pout=NF*kTBG 人力に換算した雑音電力は次式で与えられる。
Pou t/G (dB)=10 ・I ogNF十1
0・logk B =10 ・] ogNF −174dBm/ z 増幅器の雑音指数に対するの前述式から雑音指数は増幅
器によるS/N比の劣化の合計に等しいことがわかる。
増幅器はその雑音相数分だけ熱雑音雑音フロアを持ち上
げる。したがって、増幅器の人力雑音フロアは雑音相数
分だけ持ち上がっており、その後に理想(すなわち、静
かな)増幅器が続いているものとしてモデル化しても良
い。
例に戻ると、もし増幅器15の雑音指数が+5dB(増
幅器15の雑音指数は雑音指数形21によって測定され
る)であれば熱雑音フロアレベル35は第3A図に示し
たように雑音指数5dBだ″け増加し、−169dBm
/Hzの熱雑音フロア37となる。ここで利得60dB
の理想増幅器を加えれば、出力17の搬送波信号31の
電力は+5dBmとなり、熱雑音フロアレベル39は一
109dBm/Hzとなり、この例では114dB/H
zのS/N比が得られる。AM雑音成分および位相雑音
成分は等しく、全雑音より3dB少ないのでこの例では
、AMおよび位相雑音成分は一117dB/Hzである
したがって、信号発生器11によって発生された搬送波
31の電力レベルを調整し、既知の温度でシステム10
を動作し、搬送波側帯波雑音を減衰器13の熱雑音フロ
アよりずっと小さくすれば、出力1′?の搬送波信号の
S/N比は信号発生電力のレベルにより正確に設定され
ることがはっきりする。
ここまで特定の装置に関して本発明の原理を述べてきた
。本特許説明書は実施例のみ用いて説明してきたが、以
下の特許請求の範囲に述べた本発明の範囲を限定するも
のではない。
〈発明の効果〉 以」二詳述したとおり、本発明の実施により、信号対雑
音比が正確に設定された搬送波が得られる。
従って、正確なS/N比の標準得られ、実用に供
【図面の簡単な説明】
第1A図は本発明の原理に従った搬送波信号発生器を示
すブロック図、第1B図は第1Δ図の搬送波信号発生器
の別の実施例のブロック図の第2A図と第2B図は第1
A図及び第1B図のそれぞれの減衰器の人出力における
搬送波と随伴する側帯波雑音を表わす図表、第3Δ図と
、第3B図は第1A図及び第1B図のそれぞれの増幅器
の人出力における搬送波と随伴する側波帯位相雑音を表
わす図表である。 11:信号発生器 13:減衰器 15:増幅器 19:パワーメータ 21:雑音指数計 −16=

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)つぎの(イ)〜(ハ)のステップを含む側波帯雑
    音成分を有する搬送波の信号対雑音比を設定するための
    方法。 (イ)前記搬送波と前記側波帯雑音成分を減衰器により
    減衰して、前記側波帯雑音成分を 前記減衰器の熱雑音フロアレベルより実質 的に低くするステップ。該熱雑音フロアレ ベルは、絶対温度と測定帯域幅の関数であ る。 (ロ)前記減衰器の出力によって、前記搬送波のパワー
    レベルを測定するステップ。 (ハ)既知の雑音指数を有し、前記減衰器に結合された
    増幅器によって、前記搬送波と、 前記側波帯雑音成分と、前記熱雑音とを増 幅するステップ。
  2. (2)次の(イ)〜(ハ)を含む側波帯雑音成分を有す
    る搬送波の信号対雑音比を設定するための装置。 (イ)前記側波帯雑音成分を有し、所定のパワーレベル
    を有する前記搬送波を発生する信 号発生器。 (ロ)前記搬送波と前記側波帯雑音成分を減衰するため
    の、前記信号発生器に結合された 減衰手段。該減衰手段は所定の減衰率と既 知の熱雑音フロアレベルを有し前記側波帯 雑音成分は前記熱雑音フロアレベルより実 質的に低くなるように減衰される。 (ハ)前記減衰手段の出力に結合され、前記搬送波と前
    記側波帯雑音成分と前記減衰器の 熱雑音とから成る混合信号を増幅する増幅 手段。該増幅手段の雑音指数は既知である。
  3. (3)次の(イ)〜(ニ)を含む側波帯雑音成分を有す
    る搬送波の信号対雑音比を設定するたための装置。 (イ)前記側波帯雑音成分を有する前記搬送波を発生す
    るための信号発生器。 (ロ)前記信号発生器に結合され、前記搬送波と前記側
    波帯雑音成分とを減衰するための 減衰手段。該減衰手段により、前記側波帯 雑音成分は、該減衰手段の熱雑音フロアレ ベルより実質的に低く減衰される。 (ハ)前記減衰手段の出力に結合され、前記搬送波のパ
    ワーレベルを測定するためのパワ ー測定手段。 (ニ)前記減衰手段の出力に結合され、前記搬送波と、
    前記側波帯雑音成分と、前記減衰 手段の熱雑音から成る複合信号を増幅する ための増幅手段。該増幅手段の雑音指数は 既知である。
  4. (4)次の(イ)〜(ハ)のステップを含む側波帯雑音
    成分を有する搬送波の信号対雑音比を設定するための方
    法。 (イ)既知のパワーレベルと側波帯雑音成分を有する搬
    送波を発生するステップ。 (ロ)前記側波帯雑音成分が減衰器手段の熱雑音フロア
    レベルより実質的に低くなる まで、前記側波帯雑音成分と前記搬送波を 減衰するステップ。該減衰手段は既知の減 衰率を有する。 (ハ)前記減衰手段に結合された増幅手段により前記搬
    送波と、前記側波帯雑音成分と、 前記減衰手段の熱雑音とを増幅するステッ プ。該増幅手段は既知の雑音指数を有する。
  5. (5)次のステップを含む側波帯雑音成分を有する搬送
    波の信号対雑音比を設定するための方法。 既知の雑音指数を有する増幅器によって前 記搬送波を増幅するステップ。 前記搬送波は既知のパワーレベルを有し、 前記側波帯雑音成分は前記増幅器の雑音指数で設定され
    る熱雑音雑音フロアレベルより低いレベルにある。
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EP0314301A2 (en) 1989-05-03
EP0314301A3 (en) 1991-03-20
JP2765872B2 (ja) 1998-06-18
DE3853255D1 (de) 1995-04-13
EP0314301B1 (en) 1995-03-08
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