【導(dǎo)讀】為什么不能只使用頻譜分析儀 行業(yè)對成像雷達(dá)、移動通信、衛(wèi)星通信、天氣監(jiān)測等應(yīng)用中的純頻譜信號的需求不斷增長。這需要對信號生成設(shè)備進(jìn)行快速、準(zhǔn)確和可重復(fù)的表征。需要專用的相位噪聲和幅度噪聲測量系統(tǒng)，其測量本底噪聲通常優(yōu)于 -180 dBc/Hz。所需要的是測量晶體振蕩器（VCXO、OCXO）、SAW 振蕩器、合成器、鎖相環(huán)和 VCO（鎖定或自由運行高 Q）的相位噪聲以及附加相位噪聲的儀器。放大器、混頻器、分頻器和乘法器。
為什么不能只使用頻譜分析儀 行業(yè)對成像雷達(dá)、移動通信、衛(wèi)星通信、天氣監(jiān)測等應(yīng)用中的純頻譜信號的需求不斷增長。這需要對信號生成設(shè)備進(jìn)行快速、準(zhǔn)確和可重復(fù)的表征。需要專用的相位噪聲和幅度噪聲測量系統(tǒng)，其測量本底噪聲通常優(yōu)于 -180 dBc/Hz。所需要的是測量晶體振蕩器（VCXO、OCXO）、SAW 振蕩器、合成器、鎖相環(huán)和 VCO（鎖定或自由運行高 Q）的相位噪聲以及附加相位噪聲的儀器。放大器、混頻器、分頻器和乘法器。
雖然頻譜分析儀可用于產(chǎn)生一些特征，但它對于區(qū)分幅度和相位噪聲沒有太大幫助。頻譜分析儀不僅無法分離幅度噪聲和相位噪聲，而且動態(tài)范圍和本底噪聲不足。頻譜分析儀內(nèi)部本振的相位噪聲過高，且分辨率帶寬不足。因此，需要一個專用系統(tǒng)來解調(diào)然后分別分析幅度和相位噪聲。
解決方案
總部位于瑞士的 Anapico 生產(chǎn)了 APPH 系列自動信號源分析儀，該分析儀將幅度調(diào)制和相位調(diào)制測量分開，獨立測量極低噪聲水平（低于 -180 dBc/Hz），并能夠測量有源和無源的附加噪聲成分。APPH 分析儀提供高達(dá) 30GHz 的測量能力，具有完全集成的互相關(guān)系統(tǒng)，可響應(yīng)相位、幅度和基帶噪聲測量的常見問題，提供高精度和再現(xiàn)性、快速測量速度、高動態(tài)范圍以及系統(tǒng)本底噪聲低，同時仍然適合實驗室和生產(chǎn)環(huán)境。
系統(tǒng)架構(gòu)
APPH 系列的引擎將低噪聲模擬接收器通道與先進(jìn)的數(shù)字信號處理技術(shù)相結(jié)合，提供快速且可重復(fù)的噪聲測量。基于 FPGA 的專有 FFTcross 分析儀可實時處理 125MSa/s，允許在幾秒鐘內(nèi)進(jìn)行數(shù)千次相關(guān)和低于 -170dBc/Hz 的測量。LAN或USB控制的APPH系列可以使用PC、筆記本電腦或平板電腦作為控制器，因此無需合并顯示器，從而限度地降低產(chǎn)品成本，同時提高可靠性。
校準(zhǔn)
將系統(tǒng)封裝在緊湊的無風(fēng)扇機(jī)箱中，進(jìn)一步消除了雜散信號以及接地和電源線環(huán)路。另一個非常重要的考慮因素是校準(zhǔn)。發(fā)貨前，每臺儀器都根據(jù)可追溯的噪聲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證高精度、一致和可重復(fù)的結(jié)果。另外，儀器還可以提供校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，以便用戶隨時進(jìn)行現(xiàn)場性能驗證。
測量能力
Anapico 的 APPH 儀器支持的測量包括：使用內(nèi)部或外部參考的附加或相位噪聲測量、幅度噪聲測量以及用于評估 RF 信號源的其他自動測量。可輕松對晶體振蕩器、PLL 合成器、時鐘、鎖相 VCO、DRO 等源進(jìn)行 SSB 相位噪聲、幅度噪聲、AM 噪聲測量、附加或殘余噪聲表征以及高達(dá) 30GHz 的基帶噪聲測量。
圖 2 中所示的相位噪聲數(shù)據(jù)是從低噪聲 100 MHz OCXO 基準(zhǔn)收集的數(shù)據(jù)。顯示的三個跡線分別是次相關(guān)（綠色，12 秒測量時間后）、10 次相關(guān)（藍(lán)色，120 秒后）和 100 次相關(guān)（紅色，20 分鐘后）之后的跡線。10 次相關(guān)或兩分鐘后，DUT 的本底噪聲就達(dá)到 -180 dBc/Hz。對于這種超低噪聲測量，使用外部參考源可以更快地獲得結(jié)果。使用內(nèi)部參考運行的系統(tǒng)的靈敏度取決于 DUT 的載波頻率和頻率偏移范圍。
圖 3 顯示了使用內(nèi)部源進(jìn)行測量時 APPH 的典型靈敏度，假設(shè)測量時間約為 24 秒，偏移范圍為 1Hz 至 10MHz。然而，APPH 信號源分析儀還可以測量不同驅(qū)動條件下放大器的附加相位噪聲，以及預(yù)分頻器或混頻器等頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備的相位噪聲。此外，還支持幅度噪聲測量。
圖 4 顯示了從 Anapico 信號發(fā)生器之一在 4 GHz 下獲得的幅度噪聲，顯示了帶有用戶定義標(biāo)記和雜散列表的跡線。APPH 還提供對 FFT 分析儀的直接訪問，從而可以對電源和控制電壓進(jìn)行噪聲分析。具有擴(kuò)展偏移范圍的 APPH6040 以及 APPH20G 提供超過 40 MHz 的帶寬和瞬態(tài)測量功能。
圖 3：APPH 與內(nèi)部參考源的靈敏度（24 秒后）。
結(jié)論
APPH 系列相位噪聲測試儀提供了完整的測量功能，可用于評估各種射頻信號源。它們提供全面的測量，例如相位和幅度噪聲測量、殘余噪聲表征，并可直接訪問 FFT 分析儀進(jìn)行基帶信號和 LF 噪聲分析。使用經(jīng)過驗證的互相關(guān)測量程序和自校準(zhǔn)例程，即使在不斷變化的環(huán)境條件下也可以獲得可重復(fù)且準(zhǔn)確的測量結(jié)果。全自動頻率采集和自校準(zhǔn)極大地簡化了儀器的使用和適用性，從而實現(xiàn)快速測量和易于操作。
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