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