【導(dǎo)讀】為什么不能只使用頻譜分析儀 行業(yè)對(duì)成像雷達(dá)、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、天氣監(jiān)測(cè)等應(yīng)用中的純頻譜信號(hào)的需求不斷增長(zhǎng)。這需要對(duì)信號(hào)生成設(shè)備進(jìn)行快速、準(zhǔn)確和可重復(fù)的表征。需要專(zhuān)用的相位噪聲和幅度噪聲測(cè)量系統(tǒng)，其測(cè)量本底噪聲通常優(yōu)于 -180 dBc/Hz。所需要的是測(cè)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(yùn)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(duì)成像雷達(dá)、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、天氣監(jiān)測(cè)等應(yīng)用中的純頻譜信號(hào)的需求不斷增長(zhǎng)。這需要對(duì)信號(hào)生成設(shè)備進(jìn)行快速、準(zhǔn)確和可重復(fù)的表征。需要專(zhuān)用的相位噪聲和幅度噪聲測(cè)量系統(tǒng)，其測(cè)量本底噪聲通常優(yōu)于 -180 dBc/Hz。所需要的是測(cè)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(yùn)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(duì)于區(qū)分幅度和相位噪聲沒(méi)有太大幫助。頻譜分析儀不僅無(wú)法分離幅度噪聲和相位噪聲，而且動(dòng)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(guò)高，且分辨率帶寬不足。因此，需要一個(gè)專(zhuān)用系統(tǒng)來(lái)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(dòng)信號(hào)源分析儀，該分析儀將幅度調(diào)制和相位調(diào)制測(cè)量分開(kāi)，獨(dú)立測(cè)量極低噪聲水平（低于 -180 dBc/Hz），并能夠測(cè)量有源和無(wú)源的附加噪聲成分。APPH 分析儀提供高達(dá) 30GHz 的測(cè)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(cè)量的常見(jiàn)問(wèn)題，提供高精度和再現(xiàn)性、快速測(cè)量速度、高動(dòng)態(tài)范圍以及系統(tǒng)本底噪聲低，同時(shí)仍然適合實(shí)驗(yàn)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(hào)處理技術(shù)相結(jié)合，提供快速且可重復(fù)的噪聲測(cè)量?；?FPGA 的專(zhuān)有 FFTcross 分析儀可實(shí)時(shí)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(cè)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(wú)需合并顯示器，從而限度地降低產(chǎn)品成本，同時(shí)提高可靠性。
校準(zhǔn)
將系統(tǒng)封裝在緊湊的無(wú)風(fēng)扇機(jī)箱中，進(jìn)一步消除了雜散信號(hào)以及接地和電源線(xiàn)環(huán)路。另一個(gè)非常重要的考慮因素是校準(zhǔn)。發(fā)貨前，每臺(tái)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(hù)隨時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)性能驗(yàn)證。
測(cè)量能力
Anapico 的 APPH 儀器支持的測(cè)量包括：使用內(nèi)部或外部參考的附加或相位噪聲測(cè)量、幅度噪聲測(cè)量以及用于評(píng)估 RF 信號(hào)源的其他自動(dòng)測(cè)量?？奢p松對(duì)晶體振蕩器、PLL 合成器、時(shí)鐘、鎖相 VCO、DRO 等源進(jìn)行 SSB 相位噪聲、幅度噪聲、AM 噪聲測(cè)量、附加或殘余噪聲表征以及高達(dá) 30GHz 的基帶噪聲測(cè)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(gè)跡線(xiàn)分別是次相關(guān)（綠色，12 秒測(cè)量時(shí)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(xiàn)。10 次相關(guān)或兩分鐘后，DUT 的本底噪聲就達(dá)到 -180 dBc/Hz。對(duì)于這種超低噪聲測(cè)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(yùn)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(cè)量時(shí) APPH 的典型靈敏度，假設(shè)測(cè)量時(shí)間約為 24 秒，偏移范圍為 1Hz 至 10MHz。然而，APPH 信號(hào)源分析儀還可以測(cè)量不同驅(qū)動(dòng)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(cè)量。
圖 4 顯示了從 Anapico 信號(hào)發(fā)生器之一在 4 GHz 下獲得的幅度噪聲，顯示了帶有用戶(hù)定義標(biāo)記和雜散列表的跡線(xiàn)。APPH 還提供對(duì) FFT 分析儀的直接訪(fǎng)問(wèn)，從而可以對(duì)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(guò) 40 MHz 的帶寬和瞬態(tài)測(cè)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(cè)試儀提供了完整的測(cè)量功能，可用于評(píng)估各種射頻信號(hào)源。它們提供全面的測(cè)量，例如相位和幅度噪聲測(cè)量、殘余噪聲表征，并可直接訪(fǎng)問(wèn) FFT 分析儀進(jìn)行基帶信號(hào)和 LF 噪聲分析。使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的互相關(guān)測(cè)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(cè)量結(jié)果。全自動(dòng)頻率采集和自校準(zhǔn)極大地簡(jiǎn)化了儀器的使用和適用性，從而實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量和易于操作。
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