[rloc 43]

Там есть один момент на схеме - настройка измерения ФШ в режиме wide. Там по чутью есть проблемы из-за нее. В этом режиме отключается управление УПЧ.

Совсем из памяти вылетело, что за режим "wide"? Смотрел на эту картинку и думал: как они так ловко на ПЧ оцифровывают с АЦП на 125 МГц (из мануала)? В то время на эти частоты не было АЦП с достаточной динамикой, потеряли бы в чувствительности при одновременной оцифровке несущей с шумом. Системы с непосредственной оцифровкой появились позже (Symmetricom 5125A, из -150 дБн получают -180 дБн). При переносе на нулевую частоту, без деления на квадратуры (IRM), две боковые сложатся и нужно вводить поправку на 3 дБ, а если боковые не одинаковые (очень часто встречал такую ситуацию)?

 

Где эталон фазового шума?

Пока их два: шумовой пол (дно, полка, дорожка - как хотите переводите) и шумовая модель Лисона лейкосапфира

А что можно сделать эталоном АШ? 0 Вольт и АШ лучшего ИОН на земле?

Вопросы с эталонами интересные. Для начала, шумы нужно разделить на абсолютные и относительные. Эталоном абсолютных шумов может быть любой белый шум (не обязательно тепловой). Мощность легко преобразуется в другие величины (тепло), которые можно сравнить с известными эталонами. Если шум белый (некоррелированный), он поровну делится между амплитудными и фазовыми (-3дБ), получаем сразу два эталона. Остается только согласовать. Формула Лисона не может быть в качестве эталона, ее проверка требует еще многих экспериментов, знаю у Сергея есть некоторые расхождения. С относительными шумами все намного интереснее.

 

Насколько я пОмню, там есть и АЦП, тоже не самый крутой, ЕМНИП 10- или 12-разрядный, и ИОН там так себе, как я понимаю. В звуковой карте вообще ничего устойчивого и опорного нет. Это тупо математика, а не метрология?

Если мы измеряем относительные шумы (в разах), важна ли точность источников тока/напряжения?

 

Ну и вот - такой неказистый оцифровщик и приемник меряет до минус 180 дБн/Гц на отстройке 100 кГц от несущей 100 МГц.

Коль несущая подавлена, динамика не нужна. По-старинке так всегда и делали.

[vhk 1]

Вопросы с эталонами интересные. Для начала, шумы нужно разделить на абсолютные и относительные. Эталоном абсолютных шумов может быть любой белый шум (не обязательно тепловой).

Эталон "белого шума" есть с 2011 года, это ГЭТ 21-2011 по ссылке в перечне Гос. эталонов

http://www.vniiftri.ru/index.php/ru/etalons

Применяют (например) для поверки генераторов шума. В случае поверки анализаторов фазового шума применяют два источника сигнала с разным уровнем. Во всяком случае так следует из методики поверки. Для примера на Agilent E5052B.

_________E5052B_.pdf

 

 

 

[khach 33]

Интересно, а из блок-схемы Agilent 4352 еще что то вытянуть можно в смысле измерения ФШ? Как и него устроена измерительная петля, которая переносит спектр шумов в полосу до 10 МГц кто нибудь знает?

[rloc 43]

Как и него устроена измерительная петля, которая переносит спектр шумов в полосу до 10 МГц кто нибудь знает?

Как они пишут:

The phase noise of the signal is measured in the carrier lock multi-mode PLL circuit with the orthogonal phase detection method.

 

Чувствительность ограничивается шумами гетеродина. В ноль ортогонально перенесли, на выходе - ФШ (АШ подавлены).

[VCO 0]

Если мы измеряем относительные шумы (в разах), важна ли точность источников тока/напряжения?

Так в звуковой карте измеряется разница частот каких-то генераторов.

Вопрос: что там измеряется и чем это измеряется? Там и шкалы-то нет :laughing:

Да, макушку разницы берём за 0 дБ, а далее дифференцируем вниз, вроде всё O.K.

Но только ни нелинейность, ни ошибки АЦП не учитываются и не гарантируются,

ни совпадение измеренной шумовой дорожки с реальным тепловым шумом не проверяется.

И в результате видим гипертрофированные спектры, кои выкладывают радиофилы

[rloc 43]

Так в звуковой карте измеряется разница частот каких-то генераторов.

Смешиваются 2 кварцевых генератора с разницей 10-20 кГц, и на звуковую карту. Измеряемый ГК предполагается хуже по шумам.

 

Да, макушку разницы берём за 0 дБ, а далее дифференцируем вниз, вроде всё O.K.

Точно, нужна разница.

 

Но только ни нелинейность, ни ошибки АЦП не учитываются и не гарантируются,

С линейностью все в порядке, как я помню vhk измерял ее двухсигнальным методом и получил около 120-130 дБ (динамический диапазон по интермодуляции) в полосе 1 Гц вместе со смесителем (прошу поправить если ошибся в цифрах). Высокая линейность АЦП в звуковых картах гарантируется принципом преобразования - оцифровка с разрядностью 1 бит (бывает больше) с помощью сигма-дельта модуляции и далее повышение разрядности за счет сужения полосы (24-32 бита). 1 разряд (пороговое устройство) может быть нелинейным? Более линейных систем не встречал. Скорее E5052 надо калибровать по звуковухе ) Но и звуковуха не самая банальная, не стоковая на материнской плате, с шильдиком Agilent ее стоимость могла бы быть под четверть от E5052B.

 

ни совпадение измеренной шумовой дорожки с реальным тепловым шумом не проверяется.

Шумовая дорожка не обязана совпадать с тепловым шумом, есть добавка в виде собственных шумов измерительной системы (коэффициент шума). Чем и ограничивается чувствительность в дальней зоне, никто не спорит.

 

И в результате видим гипертрофированные спектры, кои выкладывают радиофилы

Чем они гипертрофированы? На мелкие ПСС по ЭМС и проникновения эфира можно закрыть глаза, на общий вид огибающей шумов не влияют, мощность не та.

[Aner 3]

...

Но только ни нелинейность, ни ошибки АЦП не учитываются и не гарантируются,

ни совпадение измеренной шумовой дорожки с реальным тепловым шумом не проверяется.

И в результате видим гипертрофированные спектры, кои выкладывают радиофилы

Да так и есть, судят по звуковухе о профи измерениях, да еще и с самообразованием. А про динам диапазон который рисуют вообще молчу.

Производитель для своих АЦП четко указывает одно, таки доказывают свое. Аналогичное рисование с шумами.

[vhk 1]

А про динам диапазон который рисуют вообще молчу.

Производитель для своих АЦП четко указывает одно, таки доказывают свое. Аналогичное рисование с шумами.

Что не так с динамическим диапазоном?

Производитель АЦП указывает ДД 123 дБ для тактовой частоты 48 кГц, полоса соответственно 24 кГц.

Ссылка на "даташит" производителя

https://www.akm.com/akm/en/file/datasheet/AK5394AVS.pdf

Приводим к полосе 1 Гц = 10*LOG(24000/1) = 43,8 дБ. Динамический диапазон по данным изготовителя = 123 дБ +43,8 дБ = 166,8 дБ к полосе 1 Гц. Поясню: это означает, что максимальный сигнал (до переполнения АЦП) может превышать уровень шума в полосе 1 Гц на 166,8 дБ. На спектрах приведённых в теме вы если видите несоответствие, то покажите.

 

[Шаманъ 0]

А про динам диапазон который рисуют вообще молчу.

Производитель для своих АЦП четко указывает одно, таки доказывают свое. Аналогичное рисование с шумами.

А взять датащит и почитать? Вот у меня в одном девайсе используется CS5381, используются два канала, частота дискретизации 96кГц. Теперь берем датащит и смотрим:

 

ДД по шумам 117дБ в полосе 40кГц, в пересчете на 1Гц это даст -163дБн/Гц, с двумя каналами должно было получиться -166дБн/Гц, в реальности у меня вышло -165дБн/Гц.

 

По интермодуляции. Данных в датащите нет, но цифра гармонических искажений в -110дБ как бы намекает. В реальности смеситель вместе с этим АЦП имеет IP3=+40дБм при Кш около 14дБ. ДД можете подсчитать сами.

 

Вот еще Вам реальная картинка - два генератора Г3-118 и звуковуха E-MU0202 (кстати не самая крутая):

 

Интермодуляционные искажения второго порядка -119дБ, третьего -116дБ относительно уровня одного тона.

 

Но, если речь про измерения ФАПЧем, то все намного упрощается и по части шумов все решит уровень шума входных цепей/смесителя/усилителя после него. Я в своих экспериментах уперся в шум AD797 с одной стороны и линейность смесителя (ADE-1+) с другой, однако всеравно шумовой пол в -165..-170дБн/Гц получается без фокусов с кросскорреляцией. При прямом замере все упирается в ДД АЦП и шумовой пол гуляет около -150дБн/Гц (это с E-MU0202, с картой получше шум будет пониже).

 

Кстати с ФАПЧем при замерах на высоких частотах намного бОльшей проблемой может быть взаимное влияние генераторов друг на друга. Если развязка недостаточная, то полученные цифры по шумам будут слишком оптимистичны.

[khach 33]

Cо звуковыми картами профессионального класса никаких особых проблем нет, ни с амплитудой ( она легко калибруется внешним генератором) ни с частотой- эти карты допускают внешне тактирование для обьединения многоканального звукозаписывающего оборудования в синхронную сеть. Так что привязаться к эталону в 10Мгц можно без больших проблем, ( кроме хитрого коэффициента пересчета конечно).

Основная проблема при использовании звуковых карт для измерения ФШ- нехватает частотного диапазона, особенно при исследовании синтезаторов с высокой частотой ФД. Зато при исследовании кварцевых генераторов и VCXO- они практически безальтернативны, особенно по параметрам цена/качество.

Для синтезаторов с высокими частотами ФД надо строить что то другое. Вот смотрю в строну преобразователя на основе ADS9110 - 18-Bit, 2-MSPS что бы хотя бы 1 МГц полосы шума анализировать.

[rloc 43]

Для синтезаторов с высокими частотами ФД надо строить что то другое. Вот смотрю в строну преобразователя на основе ADS9110 - 18-Bit, 2-MSPS что бы хотя бы 1 МГц полосы шума анализировать.

С большими шумами еще юбка заворачивается, в середину Найквиста приходится целиться. А АЦП, как подметил vhk, важнее смотреть по плотности шума:

Приводим к полосе 1 Гц = 10*LOG(24000/1) = 43,8 дБ. Динамический диапазон по данным изготовителя = 123 дБ +43,8 дБ = 166,8 дБ к полосе 1 Гц.

Для ADS9110, F = 2 MHz, SNR = 100 dB: 100 + 10log(1*10^6) = 160 dBFS/Hz

Для LTC2387-18, F = 15 MHz, SNR = 96 dB: 96 + 10log(7.5*10^6) = 165 dBFS/Hz (ближе к AK5394)

[Шаманъ 0]

Основная проблема при использовании звуковых карт для измерения ФШ- нехватает частотного диапазона, особенно при исследовании синтезаторов с высокой частотой ФД.

.............................

Для синтезаторов с высокими частотами ФД надо строить что то другое. Вот смотрю в строну преобразователя на основе ADS9110 - 18-Bit, 2-MSPS что бы хотя бы 1 МГц полосы шума анализировать.

Как вариант можно перестраивать синтезатор вокруг кварцевого генератора подставки и смотреть шум на бОльших отстройках. Да, это не столь наглядно, но если нет иного выхода... Я таким методом пользовался, ибо петля у меня весьма широкая.

[khach 33]

Для LTC2387-18, F = 15 MHz, SNR = 96 dB: 96 + 10log(7.5*10^6) = 165 dBFS/Hz

Спасибо что напомнили про линеаровский АЦП. Вот только он вроде под санкциями и экспортными лицензиями. И фурье процессор для него прийдется делать аппаратный в FPGA. Может кто посоветовать FFT корку (VHDL/ verilog) под 18 бит входных и достаточной внутренней динамикой? А то большинство библиотечных корок ограничено 16 битами по входу.

Используя LTC2387-18 действительно можно построить анализатор ФШ с полосой под 5 МГц без кусочной аппроксимации- сшивки спектра. Потому что метрологию с шивкой спектра ФШ из кусочков я как то понять не смог до конца.

Есть еще вопрос про измерение ФШ субмиллиметровых генераторов в режиме free run. Проблема в том что такие генераторы очень быстро дрейфуют по частоте от самопрогрева, характерные скорости дрейфа до 1МГц/сек. Какие ФШ анализаторы могут справится с измерением таких источников?

[Skandalli 1]

Именно эту статью я и читал. Rodolphe Boudot and Enrico Rubiola "Phase Noise in RF and Microwave Amplifiers" а еще "ADDITIVE (RESIDUAL) PHASE NOISE MEASUREMENT OF AMPLIFIERS, FREQUENCY DIVIDERS AND FREQUENCY MULTIPLIERS" Тык

Ок, пишут, что увеличивается. Я взял генератор Rohde&Schwarz, анализатор спектра с опцией PN, измерил фазовый шум от генератора, получил значения -111, -117, -117, -137 на отстройках 1к, 10к, 100к и 1 М соответственно, дальше подключил генератор ко входу усилителя GALI-55+, и снял несколько зависимостей PN от уровня входного сигнала - даже при глубочайшем насыщении шум не вырос. Что я делаю не так?

 

 

[Шаманъ 0]

Есть еще вопрос про измерение ФШ субмиллиметровых генераторов в режиме free run. Проблема в том что такие генераторы очень быстро дрейфуют по частоте от самопрогрева, характерные скорости дрейфа до 1МГц/сек. Какие ФШ анализаторы могут справится с измерением таких источников?

Возможно что-то на линии задержки?

 

Я взял генератор Rohde&Schwarz, анализатор спектра с опцией PN, измерил фазовый шум от генератора, получил значения -111, -117, -117, -137 на отстройках 1к, 10к, 100к и 1 М соответственно, дальше подключил генератор ко входу усилителя GALI-55+, и снял несколько зависимостей PN от уровня входного сигнала - даже при глубочайшем насыщении шум не вырос. Что я делаю не так?

ИМХО, источник сигнала слишком шумный и на фоне его шумов рассмотреть что-то по части шумов усилителя не выйдет. Я успешно шумы разных делителей наблюдал но уровни были -145..165дБн/Гц, источником сигнала был КГ с шумами около -160дБн/Гц@1кГц.