Blog Name

Keysight TS

среда, 22 апреля 2015 г.

Прямой цифровой синтез даёт весомый вклад в характеристики анализатора сигналов

Системы DDS изменяют картину фазового шума

Применение систем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) в радиоприёмниках ведёт свою историю с первой половины 20-го века, а во второй его половине системы ФАПЧ проникли в сферу контрольно-измерительного оборудования. В 1970-х системы ФАПЧ вытеснили прямой аналоговый синтез во многих генераторах сигналов и стали применяться в гетеродинах некоторых анализаторов спектра.
В соответствии с законом Мура в конце 1970-х – начале 1980-х наблюдалось стремительное развитие технологии ФАПЧ, подстёгиваемое появлением высокоинтегрированных цифровых ИС. Эти постоянно усложняющиеся системы и стали ключевой технологией, позволяющей применять такие сложные методы, как синтез с дробными коэффициентами.
ФАПЧ до сих пор широко применяется в генераторах и анализаторах сигналов, позволяя достичь высоких характеристик и широкого частотного диапазона. Тем не менее, как я писал в предыдущей статье, прямой цифровой синтез (DDS) уже прочно утвердился в ВЧ и СВЧ приложениях и прокладывает дорогу в сферу анализаторов сигналов.
Хорошим примером является выпущенный недавно анализатор сигналов Keysight UXA. В этом анализаторе гетеродин использует технологию DDS, что способствует улучшению характеристик, в частности, фазового шума при малой отстройке от несущей. На приведённом ниже рисунке сравнивается фазовый шум трёх высококачественных анализаторов сигналов на частоте 1 ГГц.

Здесь фазовый шум анализатора сигналов UXA сравнивается с шумом высококачественных анализаторов сигналов PXA и PSA. Заметьте, что характеристика фазового шума UXA не имеет плоского участка и демонстрирует значительно меньшие значения при малых отстройках от несущей.
Фазовый шум является очень важным параметром анализаторов сигналов – он определяет точность и нижний предел измерений фазового шума тестируемых устройств и сигналов. Например, радиолокационным системам нужны задающие генераторы с очень малым фазовым шумом, что обеспечивает регистрацию отражений от малых, медленно движущихся целей на фоне боковых полос фазового шума этих задающих генераторов.
Фазовый шум при малой отстройке от несущей анализаторов спектра/сигналов отражает фазовый шум преобразователя частоты, в частности, шум гетеродина и задающего генератора. Фазовый шум гетеродинов на основе ФАПЧ обычно включает диапазон частот, в котором фазовый шум почти не зависит от частоты отстройки. Этот участок называется пьедесталом фазового шума, а частота его перегиба частично определяется частотной характеристикой фильтров в обратной связи системы ФАПЧ. Характеристики фильтров цепи обратной связи ФАПЧ регулируются автоматически, но иногда выбираются пользователем анализатора для оптимизации фазового шума при наиболее важных значениях отстройки.
Благодаря применению в UXA технологии DDS, пьедестал отсутствует, что означает улучшение характеристик в широком диапазоне отстроек примерно до 1 МГц. При очень больших значениях отстройки вместе с DDS используется ФАПЧ, что позволяет снизить фазовый шум задающих настраиваемых ЖИГ-генераторов.
Но, несмотря на очевидные преимущества, DDS ещё не скоро вытеснит ФАПЧ. Технология DDS, как правило, обходится дороже ФАПЧ, требует применения быстродействующих цифро-аналоговых преобразователей с очень низким уровнем паразитных составляющих и высокопроизводительных сигнальных процессоров для управления цифро-аналоговыми преобразователями. Кроме того, ФАПЧ по-прежнему обладает самым широким частотным диапазоном и, следовательно, большинство решений DDS будет по-прежнему использоваться совместно с ФАПЧ.


Комментариев нет:

Отправить комментарий