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雑音指数測定における直線性の高いディテクタ、SSBレシーバ・アーキテクチャの役割

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雑音指数（NF: Noise Figure）の測定は、微小な信号を取り扱うため、システムの精度が非常に重要です。特に、**「直線性の高いディテクタ」と「SSB（単一側波帯）レシーバ・アーキテクチャ」**は、測定誤差を最小限に抑えるための中心的な役割を果たします。

それぞれの役割と重要性を解説します。

1. 直線性の高いディテクタの役割

雑音指数の測定（主に Y ファクタ法）では、ノイズダイオードのON/OFFによる出力電力の比を測定します。ここでディテクタの「直線性」が不可欠な理由は以下の通りです。

  • 電力比の正確な算出:

    Y ファクタ法は、次の式に基づいています。

     

    ディテクタの直線性が低いと、入力電力の変化に対して出力が正しく比例せず、この Y 値が歪んでしまいます。結果として、算出される雑音指数に数dB単位の誤差が生じる可能性があります。

  • 広帯域なダイナミックレンジの確保:

    低ノイズのデバイスから高利得の増幅器まで測定する場合、ディテクタには広い入力範囲で一定の応答（スクエアロー特性など）が求められます。

  • 量子化誤差の低減:

    現代のデジタル・レシーバでは、ADC（アナログ-デジタル変換器）の手前での直線性が、最終的なデジタル処理の精度を左右します。

2. SSBレシーバ・アーキテクチャの役割

雑音指数測定において、レシーバが SSB（Single Sideband） であることは、測定の信頼性を担保する上で極めて重要です。対照的な概念であるDSB（Double Sideband）と比較すると、その役割が明確になります。

イメージ応答（感度）の排除

一般的なミキサ（DSB）を使用すると、目的の周波数（fRF）だけでなく、ローカル発振器（fLO）を挟んで反対側にあるイメージ周波数（fImage）のノイズも一緒に中間周波数（IF）に変換されてしまいます。

  • 問題点: もしDSBレシーバで測定すると、本来の信号帯域のノイズだけでなく、イメージ帯域のノイズも加算されてしまい、測定値が実際よりも約 3dB（2倍） 悪く表示されてしまいます。

  • SSBの解決策: SSBアーキテクチャ（またはイメージ除去フィルタの使用）により、片方の側波帯のみを抽出することで、純粋に目的の帯域だけの雑音電力を測定することが可能になります。

周波数選択性の向上

SSB構成にすることで、DUT（被測定デバイス）が持つ帯域外のノイズや、スプリアスの影響を排除し、特定の周波数における正確な雑音特性を抽出できます。

まとめ

要素 主な役割 欠如した場合の影響
高直線性ディテクタ 電力比（$Y$ ファクタ）の正確な測定 直線性誤差によるNF値の不正確さ
SSBアーキテクチャ イメージ周波数ノイズの除去 イメージ応答による約3dBの測定誤差

 

 

 

出典：Google Gemini

 

 

 

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