[3apw 3]

Занимаюсь разработкой наземной спутниковой станции для радиосвязи через геостационарный спутник  (вверх 2.4 ГГц / вниз 10 ГГц) .

Для работы цифровыми узкополосными видами связи требуется высокая стабильность частоты, поэтому использую в качестве единого опорного генератора  OCXO 10 МГц с абсолютным значением  девиации Аллана (ADEV) примерно  5 мГц.

Для формирования опорного сигнала 25 МГц для синтезатора в приемной головке на 9750 МГц использую ФАПЧ (для умножения частоты в 2.5 раза).

При измерении ФШ сформированного опорного сигнала на частоте 25 МГц при измерении на АС R&S FSQ8 получил предельное значение для прибора – 130 дБн/Гц @ 10 кГц. По моим подсчетам выходной ФШ сигнала 25 МГц должен быть в пределах – 150 дБн/Гц.  При мониторинге анализатором спектра в выходном сигнала 25 МГц  ничего криминального не вижу.    

Однако при работе через спутник характер приемного сигнала более «шумовой и размазанный» с меньшим отношением С/Ш (по сравнению с работой от другого малошумящего генератора на 25 МГц без синтеза), что говорит, как мне кажется, о более худшем значении ФШ чем ожидаемые -150 дБн/Гц.

При этом я заметил такую особенность – при измерении абсолютного значения девиации Аллана выходного сигнала 25 МГц прибор показывает не расчетное значение 5 мГц х 2.5 = 12.5 мГц, а значение примерно 60 – 70 мГц.

При дополнительных испытаниях на частоте 10 ГГц через сквозной радиоканал было зафиксировано реальное уменьшение отношение С/Ш на примерно 10-15 дБ и найден источник проблемы.

Внимание, вопрос: получается что частотомер-анализатор Pendulum CNT-91 (которым измеряю девиацию Аллана) позволяет фиксировать существенно более низкие показатели ФШ, чем АС R&S FSQ8 ?

То есть при пограничных значениях ФШ между -130 и – 150 дБн/Гц  (в нашем конкретном случае) измерение девиации Аллана позволяют точно фиксировать/измерять деградацию ФШ там, где конкретный не самый плохой АС ничем помочь не может.

Хотелось бы услышать мнение специалистов в этом вопросе.

Дополнительные вводные: не является темой обсуждения R&S FSQ8 и советы заменить его на FSUP или FSWP.

 

Изменено 5 июня, 2022 пользователем 3apw

[timofey 0]

Скажите, а как именно измеряли ADEV при помощи CNT-91? Измеряли Frequency или TIE, использовали значение ADEV с экрана статистики или рассчитывали самостоятельно из сырых данных?

Изменено 7 июня, 2022 пользователем timofey

[3apw 3]

On 6/7/2022 at 10:16 AM, timofey said:

Скажите, а как именно измеряли ADEV при помощи CNT-91? Измеряли Frequency или TIE, использовали значение ADEV с экрана статистики или рассчитывали самостоятельно из сырых данных?

 

В данном конкретном случае измерял ADEV непосредственно с экрана CNT-91 (фото прикладываю), так как был важен именно момент фиксации ухудшения ФШ в синтезированном сигнале.
CNT-91 может давать не только вычисленное значение ADEV, но и предоставлять графики изменения частоты (дрифт), а также гистограммы нестабильности частоты на своем экране. 

Кроме того, при необходимости более глубоких исследований нестабильности к CNT-91 можно через GPIB подключить ПК и получить значения ADEV для разных тау. 
Например так

Когда источник неожидаемого ФШ был выявлен и исправлен, то значение ADEV синтезированного сигнала 25 МГц сразу изменилось с 60 мГц до расчетного 10 - 12 мГц.   
 

Изменено 7 июня, 2022 пользователем 3apw

[Filippov.Dimas 0]

А где был источник проблемы, ради общего развития?

[3apw 3]

On 6/7/2022 at 1:25 PM, Filippov.Dimas said:

А где был источник проблемы, ради общего развития?

Если отвечать философски, то ничего оригинального - источник проблемы был в голове разработчика. И связано это было с сильной любовью с первого взгляда к технологии компании Xilinx :-) . Где-то в начале 90-х годов познакомился я с CPLD/FPGA продукцией Xilinx и даже купил за огромные в то время собственные 200 USD пакет проектирования Xilinx Foundation. И так мне понравилась эта технология, что я ее многократно и с успехом применял при разработке различных радиоканалов.
Но, как и в жизни, любовь с первого взгляда может иногда и немного посмеяться. Как меня ранее предупреждали грамотные люди rloc и des00 (еще раз спасибо) - не надо делать генераторы на базе Xilinx именно из-за уровня шума. Но мне все же хотелось сделать красиво и на одном камне. Увы, не вышло.
Итоговый вывод  однозначно такой - не надо использовать элементы CPLD Xilinx в качестве опорных генераторов.
Как только опорник VCXO был сделан на рассыпухе вне камня Xilinx , все стало хорошо и сошлось с расчетами.   

Изменено 7 июня, 2022 пользователем 3apw

[Igor3 0]

On 6/5/2022 at 11:41 PM, 3apw said:

Внимание, вопрос: получается что частотомер-анализатор Pendulum CNT-91 (которым измеряю девиацию Аллана) позволяет фиксировать существенно более низкие показатели ФШ, чем АС R&S FSQ8 ?

Думаю, что нет. Хотя CNT-91 мне не попадался, но R&S FSU3, при использовании его фазового демодулятора, позволяет мне измерять девиацию Аллана OCXO генераторов до уровня ниже 4Е-11 в диапазоне усреднения более 0,1 секунды, а при подключении к анализатору внешнего опорного генератора значения были ниже 1Е-11 в диапазоне усреднения 1…10 секунд. Думаю Вашему FSQ8 это тоже по плечу :). Взгляните на программу от R&S. Всё что нужно, это подключить анализатор к компьютеру и не забыть включить опцию FS-K7 на анализаторе.

[3apw 3]

On 6/14/2022 at 11:27 PM, Igor3 said:

Думаю, что нет. Хотя CNT-91 мне не попадался, но R&S FSU3, при использовании его фазового демодулятора, позволяет мне измерять девиацию Аллана OCXO генераторов до уровня ниже 4Е-11 в диапазоне усреднения более 0,1 секунды, а при подключении к анализатору внешнего опорного генератора значения были ниже 1Е-11 в диапазоне усреднения 1…10 секунд. Думаю Вашему FSQ8 это тоже по плечу :). Взгляните на программу от R&S. Всё что нужно, это подключить анализатор к компьютеру и не забыть включить опцию FS-K7 на анализаторе.

Igor3, благодарю Вас за ответ и интересную информацию относительно опции FS-K7 и ПО для измерения девиации Аллана в анализаторах R&S.
К сожалению в моем FSQ8 такая опция не установлена. 
В R&S описании на FSX анализаторы не смог найти информации о полке измерений девиации Аллана таким способом.

Кстати Вы можете проверить вариант фиксации деградации ФШ через указанную опцию FS-K7 если попробуете измерить с помощью Вашего FSU3 сигнал с ФШ в пределах -130... - 150 дБн/Гц @ 10 кГц. 

 

Могу сообщить о возможностях Pendulum CNT-91, который в соответствии со спецификацией имеет временное интервальное разрешение (time interval resolution) равное 50 пс.
Если это перевести в ADEV значение, то получится 5E-11 для тау = 1 секунда, 5E-12 для тау = 10 секунд, 5E-13 для тау = 100 секунд и т.д., и представляет теоретический предел измерений прибора.

 

Главное в моем вопросе была мысль о верности факта, что с помощью измерения девиации Аллана, измеренной Pendulum CNT-91 можно зафиксировать деградацию ФШ существенно меньшего уровня, чем при измерении ФШ прямым способом с помощью АС R&S FSQ8.  

Изменено 15 июня, 2022 пользователем 3apw

[Igor3 0]

On 6/15/2022 at 3:28 PM, 3apw said:

В R&S описании на FSX анализаторы не смог найти информации о полке измерений девиации Аллана таким способом.

В файле RefTest полка измерения, полученная измерением девиации собственного опорного генератора, т.е. девиацию собственного опорника исключаем и получаем результат на малых тау на порядок лучший, чем позволяет CNT-91.

Когда я подавал на вход анализатора 10 МГц с рубидиевого стандарта FE-5680A, получил горбатую характеристику. Горб, похоже, дает собственный опорник FSU3. Если использовать внешний хороший опорник, результаты будут лучше.

 

[timofey 0]

@Igor3, справедливости ради - это не очень чистый эксперимент. Если попробовать измерить time interval resolution CNT-91, подав на входы сигнал его собственного опорного генератора, то тоже получится значение, существенно меньшее, чем заявленные в спецификации 50 пс (и это - ожидаемый результат, в силу особенностей внутренней логики измерений).

Если уж сравнивать экспериментальным путем - то надо использовать для обоих одинаковый внешний опорный сигнал. При этом измеряемый сигнал не должен от этого опорника зависеть, но иметь ADEV заведомо ниже, чем полка измерения обоих приборов. 

[3apw 3]

On 6/16/2022 at 12:53 AM, Igor3 said:

В файле RefTest полка измерения, полученная измерением девиации собственного опорного генератора, т.е. девиацию собственного опорника исключаем и получаем результат на малых тау на порядок лучший, чем позволяет CNT-91.

Когда я подавал на вход анализатора 10 МГц с рубидиевого стандарта FE-5680A, получил горбатую характеристику. Горб, похоже, дает собственный опорник FSU3. Если использовать внешний хороший опорник, результаты будут лучше.

Igor3, спасибо за ADEV графики. Думал, что эти возможности у АС R&S серии FSX много хуже. Чуть позже, как будет время, постараюсь сделать аналогичные для рубидия и GPSDO. 
Но в любом случае, основной вопрос данной темы не полка измерения ADEV, а возможность фиксирования меньших ФШ через измерение девиации Аллана по сравнению с традиционным методом измерением ФШ посредством АС.
 

On 6/16/2022 at 12:31 PM, timofey said:

Если уж сравнивать экспериментальным путем - то надо использовать для обоих одинаковый внешний опорный сигнал. 

timofey, трудно не согласиться. Осталось только найти Pendulum CNT-91 и АС R&S FSX с опцией FS-K7 в одном месте :-)

Изменено 16 июня, 2022 пользователем 3apw

[vhk 1]

On 6/5/2022 at 11:41 PM, 3apw said:

То есть при пограничных значениях ФШ между -130 и – 150 дБн/Гц  (в нашем конкретном случае) измерение девиации Аллана позволяют точно фиксировать/измерять деградацию ФШ там, где конкретный не самый плохой АС ничем помочь не может.

 

 

 

Современные звуковые карты позволят наблюдать ФШ и АШ до -173 дБн/Гц

-173

[3apw 3]

On 6/17/2022 at 5:13 AM, vhk said:

Современные звуковые карты позволят наблюдать ФШ и АШ до -173 дБн/Гц

-173

vhk, если не ошибаюсь, мы с Вами много лет назад эту тему на другом форуме обсуждали. 
Проблема этого метода для меня лично в том, что найти опорный генератор с перестройкой от 10 МГц до 11 ГГц (мой рабочий диапазон измерений) и с гарантированными ФШ лучше 3 дБ, чем ожидаемые/измеряемые весьма сложно (особенно для значений ФШ типа -173 дБн/Гц). 

Поэтому вводную в первом сообщении корректирую: " Дополнительные вводные: не является темой обсуждения R&S FSQ8 и советы заменить его на FSUP или FSWP или звуковую карту".   

Изменено 17 июня, 2022 пользователем 3apw

[PArtem 0]

On 6/17/2022 at 10:31 AM, 3apw said:

vhk, если не ошибаюсь, мы с Вами много лет назад эту тему на другом форуме обсуждали. 
Проблема этого метода для меня лично в том, что найти опорный генератор с перестройкой от 10 МГц до 11 ГГц (мой рабочий диапазон измерений) и с гарантированными ФШ лучше 3 дБ, чем ожидаемые/измеряемые весьма сложно (особенно для значений ФШ типа -173 дБн/Гц). 

Поэтому вводную в первом сообщении корректирую: " Дополнительные вводные: не является темой обсуждения R&S FSQ8 и советы заменить его на FSUP или FSWP или звуковую карту".   

можно так....

http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/AN3526-Dual-Reference-Noise-and-Stability-Measurements-with-the-53100A-PNA-DS00003526A.pdf

 

 

[3apw 3]

On 6/17/2022 at 10:47 AM, PArtem said:

можно так....

http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/AN3526-Dual-Reference-Noise-and-Stability-Measurements-with-the-53100A-PNA-DS00003526A.pdf

Можно по разному, и, действительно, есть много хороших решений не только от R&S и Keysight, но и от Microsemi, Berkeley Nucleonics, Holzworth, NoiseXT, Anapico и др.
Но не все могут использовать такие решения, в первую очередь из-за необходимого бюджета.
  
Посмотрите внимательно на название темы - речь о конкретном вопросе " фиксации деградации ФШ через измерение девиации Аллана".