Table of Contents

הקדמה: למה שלב Noise Matters in Signal Generation

באלקטרוניקה המודרנית וטלקומוניקציה, גנרטורים אותות משמשים כסלע של בדיקות מדויקות וביצועי מערכת אמינה.אם אתה מעצב מערכת מכ"ם, מאפיין מגבר RF, או לאמת קישור תקשורת, איכות אות הבדיקה קובעת ישירות את תוקף התוצאות שלב שלך.אחד המדידות המעודנות ביותר אך משפיעות על המאפיינים של אות הוא שלו:0phase רעשים מלוטשים לעתים קרובות על ידי בדיקה מקיפה של צעדים, אך ורקמות, לא ניתן לאבחן את ההשפעות של שיטות מדידה זו, אלא על ידי זיהוי מדויק של שיטות מדידה, אלא על ידי שיטות מדידה זו, אלא על ידי שיטות מדידה, אלא על ידי שיטות מדידה מדויקת של רעש, אך ורקמות ביותר של אמצעי זהירות, מאשר מדידה זו, אך ורקמות ביותר של אמצעי זהירות, מאשר על ידי שיטות מדידה של אמצעי זהירות, מאשר על ידי שיטות מדידה של אמצעי זהירות, מאשר על ידי שיטות מדידה של אמצעי זהירות, אך השפעה קפדנית של אמצעי זהירות, על ידי שיטות מדידה, באופן אוטומטי, מאשר מדידה של אמצעי זהירות, אך השפעה קפדנית של אמצעי זהירות, מאשר על ידי שיטות מדידה ברורה של אמצעי זהירות, על ידי שיטות מדידה, מאשר על ידי שיטות מדידה של אמצעי זהירות, על ידי שיטות מדידה פשוטה ביותר של אמצעי זהירות, מאשר על ידי שיטות מדידה, אם זה, אם זה, אם זה

תוצאות חיפוש > שלב Noise: The Frequency Domain View

Defining Phase Noise in the Time and Frequency Domains

רעש שלב הוא המונח המשמש לתיאור תנודות קצרות טווח, אקראיות בשלב של אות סינוסדי.בתחום הזמן, התנודות אלה מופיעות כ-FLT:0jitterigtureFLT:1 - שינויים בשלב אפס-קרוס של התקופה של גלפורציה.עם זאת, מהנדסים לעתים קרובות לנתח רעש בשלב בתדירות, שבו הוא מתגלה כצדדים סביב נושאת אותות מושלם של קו סימטרית של רעש, או קו סימטרי, אשר יוצר לעתים קרובות יותר על גבי ספקטרום של רעש.

המדד הסטנדרטי לרעש שלב הוא FLT:0dBc/BuildFLT:1 (decibels יחסית ל-MessenHz per hertz של רוחב פס) לדוגמה, שלב של רעש ספציפי של - 120 dBc/Hz ב- 10 kHz מ- 1 GHz נושאת פירושו, כי רוחב פס 10 הרץ במרחק של 10 kHz מהנושא, עוצמת הרעש היא 120 B2, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, 1 ק"מ-1, בדרך כלל, 1 מ- k1, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, 1 GHz, כלומר, 1 GHz, 1 GHz, כלומר, 1 GHz, 1 GHz, 10 k, יותר, יותר, כלומר, כלומר, 1 GHz, 1 GHz, 1 GHz, 1 GHz, 10 k יותר, 1 GHz, 1 הרץ, 1 הרץ רוחב פס 10 k, 000 k יותר, בדרך כלל, יותר, לעומת 10 k יותר, 000 k יותר, 000 k יותר, לעומת 10 k יותר, 000 קל יותר, לעומת 10 k יותר, לעומת 10 k, 000 k, 000 k, 000 k, 000 k יותר, 000 k יותר, 000 k, 000 k יותר, 000 k יותר, 000

שלב ה-F הרחוק - In vs. Far-Out Phase Noise

קשת הרעש של שלב אינה שטוחה.זה מחולק באופן קונבנציונלי לאזורים המבוססים על ההתחלה של נושא.רעש שלב סגור (עם כמה קילוהרץ) נשלט על ידי רעש flicker, לעתים קרובות המכונה 1 / F רעש. בתוך אזור הזמן, זה מתאים לרעש ארוך טווח של מערכת העיכול (מעבר בערך 100 kk) נשלט בדרך כלל על ידי רעש לבן / F מהיר) ו- ccrecirrets נמוך יותר (מפרקים) הוא מאוד נמוך יותר).

הקשר בין שלב רעש ו-Jitter

בעוד רעש שלב הוא פרמטר תדירות-דומיין, יישומים דיגיטליים רבים לציין Jitter (בפיקו השניות או שניות) השניים קשורים מתמטית: Jitter ניתן לסווג על ידי שילוב של הדחיסות של שלב הרעש על פני טווח התדרים מסוים. שילוב זה ממיר את עוצמת הרעש לתוך גלנון שורש-me-quare (RMS) זמן נתון לפרופיל רעש שלב, ה- jitter תלוי באינטגרציה של כמה סגסוגת של נתונים, אך ורק במעט.

מקורות וסוגים של שלב רעש ב- Signal Generators

Oscillator Circle Topology

המקור העיקרי של רעש בשלב בכל גנרטור אות הוא אוסטרטור ההתייחסות שלו.ליצי קריסטל oscillators (XO, TCXO, OCXO) מציעים ביצועים מצוינים של רעש בשלב זה, במיוחד קרוב ל-Oven-soscillators בשלב הגבישים מבוקרים (OCXOs) כדי למזער את הרעש בשלב גבוה יותר על ידי ייצוב הטמפרטורה, סחף ורעש גבוה יותר.

« « אינטגרטיבי ו- Passive Component Noise

ממריצים, buffers, ומתפצלים בנתיב האות תורמים כל הרעש בשלב רעש. BJTs מודולים (BJTs) נוטים להיות נמוך 1 / f רעש מאשר FETs, ולכן oscillators RF גבוה לתרום לעתים קרובות רכיבים רגישים של בידוד BJTs. Resistors לייצר רעש תרמי כי הוא לא מכוון באמצעות אי-לילאיים באספקת חשמל פעיל - אפילו ממריצים קריטיים).

גורמים סביבתיים

שינויים בטמפרטורות, רטט מכני, והתערבות אלקטרומגנטית יכולים לגרום רעש בשלב.לדוגמה, גנרטור אות הממוקם ליד מאוורר קירור עשוי לחוות פסים רעש מושרה רטט בתדר הסיבובי של המעריצים. גנרטורים ביצועים גבוהים רבים משתמשים זעזועים ונוכלים כדי להפחית הפיכה מכנית שדות אלקטרומגנטיים מהחלפת כוח בקרבת מקום יכול גם להיות זוג רגיש ללא oscillator, יצירת תדירות לא רצויה ואפקטים של רדיו, אבל הצבת תופעות אלה של הפעלה קפדנית, אבל עיצוב, אבל זהיר.

כיצד רעש שלב משפיע על ביצועי המערכת ומדדים

השפעה על רגישות לקבלת מידע במערכות תקשורת

במערכות תקשורת מודרניות - בין אם סלולרי (4G/5G), Wi-Fi, או לוויין - רעש מחלחל ישירות ליכולתו של המקלט לזהות אותות חלשים בנוכחותם של אלה סמוכים חזקים.זה נקרא שלב FLT:0reciprocal ערבוב של המשתמש בשלב 5R-FLT:1 ; כאשר אות חסם חזק יותר נוכח, os המקומי של המקלט (LO) יש שלב 5 חזק יותר כדי להפחית את התדירות גבוהה יותר לחסם (R) עם ירידה גבוהה יותר לחסימתיקבת התדירות גבוהה יותר של התדירות גבוהה יותר (R) עם ירידה (R) עם אותות מעכבת אותות מתקדמים) עם ירידה גבוהה יותר של רעש).

יתר על כן, תוכניות מודולציה דיגיטליות כמו QAM (quadrature amplitude Modulation), רעש שלב גורם נקודות סטנס כדי לסובב, להגדיל את גודל השגיאה וקטור (EVM) רעש בשלב גבוה הופך את זה בלתי אפשרי להשיג את המודולציה גבוהה (למשל, 256-QAM או 1024-QAM) ואת שיעורי הנתונים הקשורים.מהנדסים אלה חייב להבטיח את רעש שלב הגנרטורים שלהם הוא טוב מתחת לתכונה המסועת, או נמוכה יותר, או DUTD ספציפי, או DM.

עיבוד ראדר ו-Doppler

מערכות רדאר רגישות במיוחד לרעש בשלב הקרוב.ב-Doppler מכ"ם, האות שמשתקף מהמטרה נעה בתדירות על ידי אפקט דופלר הרץ (לעתים פחות מ-1 kHz) חייב להיות מזוהה בנוכחות של החזרי שלב גדולים מאובייקטים מהירים (Dercary) או ברזולוציה של מד"מ (DSAR) משתמשים לעתים קרובות ברעשי DSARR) של LTs).

בדיקת RF Components and Systems

כאשר משתמשים במחולל אות כגורם מבחן, רעש השלב של הגנרטור הופך לחלק בלתי נפרד מהדיוק של שלב המדידה.לדוגמה, כאשר מדידת הרעש בשלב של מכשיר תחת בדיקה (DUT) עם מנתח ספקטרום, רעש שלב האובדן של המנתח עצמו עשוי לשלוט אם לא מנוהל כראוי.זה הסיבה לכך בדיקות רעש בשלב ייעודי קובע שימוש בטכניקות של קושחיטה מלאכותית, אם אתה בודק דמות של תגובה אחת לפחות, מדגימה, ניתן להגדיל את אותות רעשים באופן ברור, באופן מיידי, באופן דומה, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, ניתן להפחית את רמת הפחתת רעש חזק יותר, כלומר, כלומר, כלומר, אם לא מצליח יותר, כלומר, אם זה, כלומר, שימוש בתדירות גבוהה יותר, את רמת דיוק, כלומר, אם לא מצליח יותר, אם זה יכול להגדיל את מדד רעש רעש של רעש מהיר יותר, כלומר, אם זה יכול להגדיל את רמת הפחתת רעש מהיר יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, שימוש בתדירות גבוהה יותר, אם זה יכול להפחית את מדד רעש רעש של רעש של רעש של רעש של רעש של רעש של רעש של רעש של רעש, אם זה יכול להפחית את רמת הפחתת רעש, אם זה יכול להפחית את רמת הפחתת רעש של רעש, כלומר

שעון דיגיטלי Jitter in High-Speed Data Systems

בעוד המאמר המקורי התמקד ב- RF אנלוגי, רעש בשלב הוא קריטי באותה מידה במערכות דיגיטליות.קישורים סידוריים מהירים (PCIe, USB, Ethernet וכו ') מסתמכים על אותות השעון כדי לדגום נתונים. Jitter ממקור השעון מקטין את שולי התזמון, מה שגורם לשגיאות שלב מעטות.השלב של מחולל השעון מתורגם ישירות לקביעת נתונים אקראיים ופראיים רבים, שימוש בתבנית דיגיטלית של ג'ירית נמוכה או מנייריתות היא תגובה נמוכה.

שלב ה-Mostise: טכניקות ופרקטיקה הטובה ביותר

שיטת Spectrum Direct

השיטה הפשוטה ביותר למדידת רעש שלב היא ניתוח ספקטרום ישיר באמצעות מנתח ספקטרום.האות מוזן לתוך המנתח, ואת צדי הרעש נמדדים יחסית המוביל בתדרים שונים.טכניקה זו עובדת היטב רק אם רעש בשלב הניתוח עצמו של מנתח הוא נמוך משמעותית מאשר רכיבי DUT של DUT. עבור גנרטורים מודרניים רבים עם רעש בשלב מתחת לרעש - D130Bc / ב 10 k, ניתוח של שלב זה יכול בדרך כלל להיות נמוך יותר מדידות טהור.

שיטת ה-PLL (PLL)

שיטת PLL משתמשת באוסלוטור ההתייחסות (בדרך כלל עם רעש שלב טוב יותר מאשר DUT) כדי למנוע את אות DUT למתח בסיס שהוא פרופורציונלי לשינוי שלב.המתח המתקבל הוא אז לנתח עם מנתח ספקטרום נמוך ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום נמוך. גישה זו מפרידה רעש מרעש ampude ומאפשרת הרבה פחות רעש כי ההתייחסות היא רק בשלב זה, הדורשת גישה לתדירות נמוכה יותר של לחץ רוחב פס זה יש צורך בזהירות.

שלב ה-Cros-Correlation Phase Noise Measurement

תקן הזהב למדידת רעש גבוהה הוא טכניקת cross-correlation.Two עצמאי אך חד-משמעית ערוצי מדידה זהה משמשים, כל אחד עם מערבולת משלו ו-oscillator ההתייחסות. הפלטים קשורים במעבד דיגיטלי.מכיוון הרעש משני הערוצים הוא ללא קורטוב, הוא ממוצע לאפס, בעוד הרעש של DUT הוא מתואם ומצטבר של ריבועים רבים מתחת ל-180 נקודות-Fcrecrexits: אבל ניתן להשיג את הסימון אחד מתחת ל-Frexitexitorme-tompos.

המונחים: Measurement Tips

ללא קשר לשיטת, המלכודות הנפוצות כוללות:

  • (ב) ,0) ,מבטלת חוסר התאמה: FIRLT:1 השתמש בכבלים איכותיים וצמחים איכותיים כדי להבטיח סיום הולם ולהפחית השתקפות שיכולה להוסיף רעש מעורר.
  • (FLT:0)Power Level and saturation:FLT:1) ,הפעלת תערובת או מנתח ספקטרום יכול ליצור הרמוניות ולהגדיל את רצפת הרעש.
  • (ב) ⁇ :0) מקיפים לולאות: 1FLT ( 1) השתמש במטולים קואקסיאליים או חיבורים מאוזנים כדי לשבור לולאות קרקע המציגות 50/60 הרץ לחות והרמוניה.
  • (ב) יציבות פיתוי:0) יציבות: 1FLT מאפשר לדאט ולדידה ציוד להתחמם עד לטמפרטורה הפעלה יציבה; סחף תרמי יכול להיראות כמו רעש בשלב נמוך.

לטיפול יסודי, (FLT:0) שלב הרעש של מייקר (Cheke) 1 (FLT) נשאר התייחסות קלאסית.

אסטרטגיות למזער את שלב רעש ב- Signal Generator

בחירת הימין

הדרך הישירה ביותר להפחית רעש בשלב היא לבחור גנרטור אות המשתמש oscillator פנימי באיכות גבוהה יותר עבור גנרטורים RF ספסל העליון, לחפש מודלים המעסיקים אוסטרטור גבישי מבוקר תנור (OCXO) עם רעש שלב מסוים למטה -140 dBc / הרץ ב 10 kHz (עבור 1 GHz מוביל) כמה גנרטורים לאפשר התייחסות חיצונית, כך שתוכל לספק אטומית או LTN נמוך יותר.

כוח אספקה וסידורים

מעצבים חייבים לשים לב לסינון כוח. השתמש שלבים מרובים של רגולטורים נמוכים (LDOs) עם דחייה גבוהה ripple. a רועש DC-DC ממיר ניתן להרחיק מן מודול אוסטר עם מגן הולם ופריט beads.הנמל RF צריך להיות מבודד היטב מן המעגל oscillator למנוע משיכת עומס וזרק של רעש חיצוני, רק לעתים רחוקות יותר, כי שימוש יעיל של חומר ניקוי.

ניכוי ו-Spur Reduction

כמה גנרטורים אותות כוללים מסנני מעקב בנויים כי להפחית תוכן הרמוני אותות מעוררים. דחפורים נמוכים יותר סיכוי נמוך יותר של זיהום רעש ליד קריר. בעוד מסננים אינם להפחית רעש בשלב של היסוד, הם יכולים להסיר מוצרים תערובת לא רצויים שעלולים להיות מתפרשים כמו מפרט בשלב של גנרטורים דיגיטליים (DDS או סינזה דיגיטלית ישירה), הפלט כולל לעתים קרובות רעש קוונטי ודרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרציה נמוכה.

גילוח ותחזוקה

ביצועי רעש של מחולל אותות יכולים להידרדר לאורך זמן בשל ההזדקנות, סחף גבישי או זיהום של מחברים. calibration רגיל (בדרך כלל כל 12-24 חודשים) מבטיח את הוונציל הפנימי נשאר בתוך מפרט. Recalibration של הפרמטרים של לולאה PLL עשוי להיות נחוץ לאחר תיקונים.

שיקולים מעשיים למהנדסים: סחר-offs והחלטות

שלב רעש לעומת פרמטרים אחרים

(הגנרטורים חייבים לעתים קרובות לאזן רעש בשלב נגד מפרטים אחרים כגון טווח תדר, מהירות מעבר, כוח פלט וביצועים מעוררי השראה.לדוגמה, פס רחב VCO שיכול לטאטא בין 2 עד 18 GHz יהיה רעש גבוה יותר בשלב מאשר פס צר VCO המכסה רק 10-11 GHz.

שלב ה-Datasheet שלב Noise Specs

(ד) מפרט רעש בשלב הנתונים ניתן לעתים קרובות על רקע יחיד (למשל, 110 dBc/Hz @ 100 kHz) אבל עשוי להמיט את תדירות הנושא ואת תנאי הבדיקה. אותו אוצילטור בתדירות נושא נמוך יותר יהיה רעש שלב טוב יותר יחסית לנושא, כי הצד כבוי הוא חלק גדול יותר של המוביל.תמיד לבדוק את העלילה בשלב (בדרך כלל סיפק את המדריך) כדי לבדוק את היצרנים המלאים של חומרת: 1 LTN) כמו יישום ספציפי.

מתי להשתמש בהערות חיצוניות

אם המדידה שלך דורשת רעש בשלב נמוך מאוד כי גנרטור האות שלך לא יכול לפגוש, לשקול באמצעות oscillator הפניה חיצוני נמוך (למשל הרץ, שעון אטומי רובייום או פרמיה OCXO) כמו קלט ההתייחסות של הגנרטור.זה יכול לשפר את הרעש הקרוב בשלב ההתייחסות של 10B–20 d כי הביצועים הפנימיים של הגנרטור מתחלקים את הרעש למעלה אבל לעתים קרובות מחוץ לרעש נמוך; יש צורך ב- 50 סיביות.

עלויות לעומת ביצועים

גנרטורים של אותות בשלב נמוך הם יקרים.מחירים יכולים לנוע בין כמה אלפי דולרים עבור מודלים בסיסיים ליותר מ -100 דולר עבור מכשירים אולטרה-נמוך המשמשים מטרולוגיה.לפני השקעה, להעריך את דרישות הרעש בשלב של הבדיקה הביקורתית ביותר שלך אם הבדיקה שלך רק דורשת -100 dBc / שעה 10 kHz (החל לבדיקות RF בסיסיות), גנרטור לטווח בינוני הוא מספיק לבדיקה גבוהה או מקלט עבודה כי אתה צריך תמיד מדד כפול / C.

מסקנה: שליטה על שלב רעש למדידה אמינה

רעש שלב הוא נכס בסיסי של גנרטורים אותות שיכולים לערער את הדיוק של אפילו את ההתקנה הניסוי המתוכנן בקפידה ביותר. על ידי הבנת מקורותיו - החל עיצוב אוצילטור ורעש רכיב לגורמים סביבתיים - אתה מקבל את היכולת לצפות ולצמצם את ההשפעות שלה. לזהות כיצד רעש שלב משפיע על יישומים שונים, כגון מפרטים של גנרטור מתאים, עיבוד דופלר, וגיטר דיגיטלי מהיר במהירות גבוהה, מאפשר לך לפני אופטימיזציה של דרישות הבדיקה שלך, או אימות ישיר, אם אתה יכול לבדוק את שיטות בדיקה, או ניתוח אובייקטיבית, או בדיקה.

(הצעדים למזער רעש בשלב מבוססים היטב: לבחור גנרטור עם אוספיטור פנימי נמוך, להבטיח כוח נקי ומגן טוב, להשתמש בפרקטיקה מדידה נאותה, ולשמור על קלברציה רגילה, אבל אולי הנקודה החשובה ביותר היא לטפל בשלב רעש בשלב זה כפרמטר מבחן מימין - בדיוק כפי שאתה בודק את התפוקה, הדיוק והעיוות הפגום.