Mesure du facteur et des paramètres de bruit aux radiofréquences

Les dispositifs utilisés pour les télécommunications mobiles utilisent des circuits électroniques pouvant ajouter du bruit au signal qu’ils sont censés traiter. Un bruit important nécessite d’augmenter le niveau du signal. Ceci a pour première conséquence l’augmentation du niveau d’émission, ce qui conduit à une décharge rapide des batteries pour un dispositif mobile, à un rayonnement plus important dans le cerveau de l’utilisateur de téléphone portable et à un accroissement de la pollution électromagnétique. Le bruit dans un récepteur conduit à une baisse de sensibilité. Cela a pour conséquence de nécessiter soit une augmentation du niveau émis par les antennes relais, soit un accroissement de leur nombre, ce qui n’est pas sans susciter des inquiétudes de la part des riverains.

Le point le plus sensible au bruit, dans une chaîne de réception, est l’amplificateur placé en tête de chaîne. C’est pourquoi, il est souvent appelé « amplificateur faible bruit ». Pour concevoir de tels amplificateurs, il est important de connaître précisément les caractéristiques décrivant la manière dont chaque élément contribue au bruit. Le bruit dans les éléments passifs, essentiellement thermique aux fréquences qui nous intéressent, est relativement simple à connaître à partir des modèles électriques. Les éléments actifs sont plus complexes et il est souvent nécessaire de mener des mesures spécifiques de bruit.

Le facteur de bruit est une notion globale utile lorsqu’on associe des dispositifs. Cette notion n’est pas assez précise lorsqu’on s’adresse aux composants. Leur bruit est décrit par des « paramètres de bruit » qui sont au nombre de quatre pour les quadripôles. La connaissance de ces paramètres permet de construire, autour du composant, l’environnement permettant de minimiser le bruit qu’il transmet en plus du signal. C’est la ligne directrice de la conception des amplificateurs faible bruit.

Il existe des instruments automatiques permettant de mesurer le facteur de bruit sous certaines conditions de validité décrites ci-après. Il n’existe pas actuellement d’instrument mesurant automatiquement les paramètres de bruit. Les fabricants d’adaptateurs d’impédance et de récepteurs de bruit proposent des bancs de mesure pour les paramètres de bruit. Ce sont des ensembles comportant pour l’essentiel un analyseur de réseaux vectoriel, un mesureur de bruit et un adaptateur d’impédance. Mais on n’en est pas encore à une solution intégrée telle qu’elle existe pour le facteur de bruit.

Le but de cet article est de donner les éléments pour comprendre comment ces dispositifs fonctionnent et de fournir les bases pour la constitution de son propre banc de mesure.