トップへ 目次 1.はじめに 2.利得 3.NF アンプは、信号入力側にあるローノイズアンプ(LNA)と、信号出力側にあるパワ ーアンプ(PA)に大きく分けることが出来ます。LNAで重要な特性はNF(Noise Figure:雑音指数)です。皆さんの家にあるBS,CSアンテナの小型化には、アンテ ナに付いているコンバータのNFの改善が大きく貢献しています。アンプのNFが小さ いと → アンプで発生するノイズが少ない → 非常に小さいレベルの入力信号をノ イズに埋もれさせることなく増幅することが出来る → 入力信号レベルを小さくする ことが出来る → アンテナを小さくすることが出来る、ということです。 実際にアンプから出ているノイズを見てみましょうか。アンプ(手元にある適当なも の)とスペアナ,終端器、それにアンプ用の電源も忘れずに。アンプの入力を終端し、 出力をスペアナの入力に接続してください。スペアナの中心周波数をアンプのそれに合 わせてください。アンプにバイアスを供給しない状態では、アンプを接続してもスペア ナに表示されたノイズフロアーに変化はないでしょう。バイアスを供給すると。。。。 スペアナに表示されたノイズフロアーのレベルが上昇するはずです。入力は終端されて いるので、この上昇分がアンプから発生したノイズです。入力信号レベルが小さいと、 このノイズに信号が埋もれてしまいます。 ノイズの細かい説明は省略し、ここではNFの計算に絞って説明します。図6−3の N段アンプのNFは式(6.6)で表されます。G1,G2,G3,・・,GN は各段のGain で、F1,F2,F3,・・,FN は各段のNFです。一般にNFは式(6.7)のように、 [dB]で表されます。図6−3 N段アンプ
[例1]2段アンプのNF計算 1段目 : Gain=9dB ,NF=2dB 2段目 : Gain=10dB,NF=3dB NF1 = 2dB → F1 = 1.585 NF2 = 3dB → F2 = 1.995 G1 = 9dB = 7.943 G2 = 10dB = 10 F = 1.585+(1.995−1)/7.943 = 1.71 NF = 10 log(1.71)= 2.33dB 一般に受信機のRF入力部には、BPFなどが挿入されています。フィルターのよう に損失を有するものが挿入された場合に、NFはどうなるのでしょうか。次の例で見て みましょう。 [例2]1段のアンプの前にアッテネータが挿入された場合 アッテネータ : Loss=1dB アンプ : Gain=10dB,NF=2dB NF1 = 1dB → F1 = 1.259 NF2 = 2dB → F2 = 1.585 G1 = −1dB = 0.794 G2 = 10dB = 10 F = 1.259+(1.585−1)/0.794 = 1.995 NF = 10 log(1.995)= 3dB = Loss+NF(Amp) [式(6.6),(6.7)から導出できます] つまり、初段アンプの前の損失はそのままNFの悪化になります。受信回路において、 アンテナ入力から初段アンプまでの損失は、出来る限り小さくしなければなりません。 それでは、アンプの後に損失を有するものが挿入されたらどうなるでしょうか? [例3]1段のアンプの後にアッテネータが挿入された場合 アンプ : Gain=10dB,NF=2dB アッテネータ : Loss=1dB NF1 = 2dB → F1 = 1.585 NF2 = 1dB → F2 = 1.259 G1 = 10dB = 10 G2 = −1dB = 0.794 F = 1.585+(1.259−1)/10 = 1.611 NF = 10 log(1.611)= 2.07dB 4.非線形特性