[3apw 4]

Всем привет,

стоит задача проверки правильности калибровки измерителя ФШ в диапазоне частот от 10 до 3000 МГц с уровнями до минус 180 дБн/Гц. 

Вариант с использованием нескольких референсных OCXO с заранее измеренными уровнями ФШ на различные частоты оказался не очень удобным и не простым в реализации.

Был найден альтернативный вариант с использованием генератора «белого» шума, который позволяет провести калибровку в широком диапазоне частот и уровней с недорогим измерительным оборудованием.
Данный метод описан в прилагаемом файле.

Прошу специалистов высказать свое мнение по данному методу измерения.

Задача чисто инженерная, предложения обратиться в сертификационные лаборатории не рассматривается.

dk7jb_oscillatorphasenoisecalibration.pdf

[Dr.Drew 4]

Карен, задача не совсем понятна. Если речь об анализаторе спектра и режиме прямого измерения спектра, то погрешность измерения - это линейность шкалы и погрешность RBW. Оба параметра можно худо-бедно получить из даташита и проверить по отдельности. Неравномерность тракта в пределах полосы ПЧ опускаем.

Если речь об анализаторе спектра, но уже в режиме демодуляции, то там после оцифровки ПЧ делается преобразование Гильберта, берется арктангенс и считается его БПФ. Степеней свободы уже почти нет.

Чутье у обоих методов одинаковое, т.к. приемник работает в одинаковых режимах.

Метод ФАПЧ - та же демодуляция, только выполняемая аппаратно и на АЦП уже можно гнать хорошо усиленную разность фаз (шум), продавливая тем самым КШ АЦП. Погрешность усиления и погрешность определения крутизны ФД. Усилители всегда калибруются, а ФД - самокалибруется на старте измерения. Тут удобнее проверить методом двух источников разного уровня в режиме отображения палок. Для шума и палок погрешность всегда одинакова.

[3apw 4]

Андрей, благодарю за ответ. 

Вопрос не об анализаторе спектра, а о специализированном измерителе фазовых шумов (ИФШ) с кросс-корреляцией, состоящим из основного блока и переносчика частоты.

Точность показаний основного блока ИФШ в основной полосе частот проверена, теперь после добавления кросс-корреляционного переносчика частоты (до 3 ГГц) хочу убедиться в правильности показаний ИФШ на более высоких частотах.

Найти доступные референсные источники сигналов в диапазоне от 300 до 3000 МГц с уровнем ФШ лучше минус 145 дБн/Гц оказалось трудно, поэтому данный метод DK7JB вызвал реальный интерес, так как не требует затрат и может быть легко реализован.

Вопрос именно в правильности предложенного метода и в том какие могут быть недостатки подобного измерения.   

[тау 31]

11 часов назад, 3apw сказал:

Прошу специалистов высказать свое мнение по данному методу измерения.

Figure 3-1: The block diagram shows the idea

Идея не очень, имхо. В петле ФАПЧ внутри полосы  фазовый шум "придушен" петлевым усилением. По идее нужна полоса ФАПЧ низкая ( и конечно не 1 МГц как в статье) , чтобы на интересующих отстройках действие петли на измеряемый шум не сказывалось. Если полоса фильтра ПЛЛ определяется квадратиком "PLL "  и она низкая ( ниже 100 Гц по крайней мере - об этом не написано) , то вполне можно согласиться на некоторую адекватность выше 100 Гц. Вот только есть сомнение, что фазовый шум DUT LNXO100  меньше чем у "self-built colpitts oscillator" .  Не покидает ощущение что автор пытается измерить шум "self-built colpitts oscillator" хотя DUT у него  LNXO100.  Странно.

 

[3apw 4]

Наверное я не достаточно четко сформулировал свой вопрос, так как меня в данной статье НЕ интересует сам метод измерения фазового шума.

Вопрос именно в правильности предлагаемого метода калибровки измерения ФШ с помощью подачи сигнала источника «белого шума» через сумматор с сигналом DUT.

[тау 31]

26 минут назад, 3apw сказал:

Вопрос именно в правильности предлагаемого метода калибровки измерения ФШ с помощью подачи сигнала источника «белого шума» через сумматор с сигналом DUT

я бы сделал FM(PM) палки от REF источника вспомогательной модуляцией 1 ,10, 100 кГц (одновременно!) и калибровался бы по ним, беря калибровочные значения предварительно из спектроанализатора.  Мне этот метод представляется более стабильным т.к. точность измерения палок лучше чем случайной спектральной плотности шума в полосе бина фурье.

 

Про шумовой источник в методике, имхо,  - там либо надо убирать 3 дБ, как делает автор статьи, либо не надо (???) , зависит от режима работы ФД ( давит ли ФД амплитудный шум сам, либо не  давит, либо давит не полностью - не находится в центре (нуле) для АМ компонент шума). Т.е. белый шум  в этом плане обрабатывать чуть сложнее. А по сути  случайный белый шум - да , будучи арифметически добавленным к некоторой "высокой" палке несущей, является прототипом и полным аналогом одновременной АМ и PM модуляции этой палки ( при малых уровнях этого шума). 

[khach 44]

Вроде всегда проверяли амплитудные значения добавляя  "палку" ( гармонический сигнал) в отстройкой от основного тона на 1, 10 итд кгц. До -120дбн это получалось достатточно легко, т.к просто использовался аттенюатор источника палки плюс подавление в инжекторе ( промеренное). А вот при более низких уровнях начинались проблемы  с пролазами, т.е сигнал был некалиброванно низкого уровня. Решали проблему подключая отдельный анализатор спектра в измерительный тракт и измеряя уровень сигнала палки при выключенном источнике сигнала, ФШ которго измеряют. Потому что иначе динамики анализатора не хватало. После измерений уровня палки не забыть ввести обратно аттенюатор анализатора спектра, иначе спалить  вход можно.

[Dr.Drew 4]

Если кратко - можно и так, но - может оказаться завознее двухпалочного метода

Изменено 29 января пользователем Dr.Drew

[khach 44]

Основная проблема с дополнительнйо "палкой"  в том, что ее амплитуду например в -140 или -160 дбн задать очень сложно. Вроде где то предлагали дать ЧМ модуляцию палки с частотой  намного выше полосы ФШ измерителя- палку размашет на спектре в прямоугольник, с амплитудой прпорциональной девиации ЧМ. Плавно увеличивая девиацию можно было понижать амплитуду прямоугольника "шумового" сигнала не изменяя уровня самого сигнала палки. Но насколько этот метод метрологически верный- вопрос открытый.

[3apw 4]

Благодарю всех ответивших за полезные советы и рекомендации.

Дальше буду пробовать применить их на практике. Начну, пожалуй, с вариантов калибровки, предусматривающих минимальное вмешательство в схему самого ИФШ.

 

[vhk 1]

12 hours ago, 3apw said:

Дальше буду пробовать применить их на практике. Начну, пожалуй, с вариантов калибровки, предусматривающих минимальное вмешательство в схему самого ИФШ.

 

Интересно, как получить белый шум для калибровки ФШ и АШ уровнем -190 дБн/Гц от сигнала +10 дБм. В 50 Ом тракте.

[Dr.Drew 4]

А зачем? С герцовой полосой разрешения только системы точного времени работают, но там и быстрые изменения не отслеживают. Все остальное - килогерцовые полосы, ибо решение надо принимать быстро. Значит, и шум нужен в определенной полосе, а пересчет в 1 Гц - фикция, чтобы все в одних попугаях думали. Даже E5052B фактически меряет в  разных полосах разрешения вплоть до сотен герц.

[3apw 4]

Сегодня смог проверить на практике предложенный Jörn Bartels метод калибровки измерения ФШ.

Никаких проблем не возникло и расчетные показания совпали с измеренными.

Ошибка между двумя результатами составила 1.1 дБ, что есть хорошо на мой взгляд. 

Еще раз всем спасибо за полезные советы и рекомендации.