信号源分析仪工作原理

信号源分析仪是测量晶振、PLL、时钟电路、相位噪声的常用仪器。信号源分析仪作为一款综合性的测量仪器，提供了所有必需的测量能力，测量参数包括：
1）相位噪声
2）频率、相位和功率，信号源的瞬态参数
3）频率、射频功率和直流电流
4）频谱监测
5）AM 噪声测量
6）基带噪声测量

图1是信号源分析仪的功能展示图。

图1   信号源分析仪功能图

信号源分析仪采用相参接收机的方法降低仪器的本地噪声，结构原理图如图2所示。此技术基本上可以消除系统噪声。信号源分析仪具有两个独立的信号通道和内置基准源。如果需要更高的频率范围，可使用E5053A。E5053A具有本地振荡器(LOs)，用来对信号进行下变频，得到互不相关的信号。如果两个信号不相关，他们通过矢量加法电路后，来自基准源的总噪声功率可以通过矢量平均来降低，同时，来自被测器件(DUT)的噪声信号

将凸显出来。噪声消除的程度，取决于做相关次数。做100次相关运算，可使噪声平台下降10dB，做10000次相关运算，可使噪声平台下降20dB。

图2   信号源分析仪原理结构框图

信号源分析仪采用双通道测量，以便全面表征频率转换信号源的特性。在宽带模式下，可观察到跳频的所有行为。在窄带模式下，可以分析随时间变化的频率、相位和功率的详细信息。这些测量均可同时进行，并以以优异的性能灵活地对高速频率转换源的特性进行表征多条迹线进行显示。从而使设计者可以快速评估合成器、LO 电路和发射机的动态响应。

图3   通过宽带和窄带内的同时测量，可以分析随时间变化的频率、相位和功率的详细信息

如何测试快速频率转换源是目前的一个测量难题。这些信号源可以在亚微秒中锁定频率，主要面向高速无线数据通信和航空/ 国防雷达等领域。为了满足这一需要，信号源分析仪可以提供8纳秒的取样率，这将可以提供增强的取样分辨率、更好的频率分辨率，从而能够满足将来表征高速频率转换源特征的要求（在8纳秒的取样率中频率分辨率为7 kHz，在8 微秒的取样率中频率分辨率为0.2 Hz）。

分析仪上的硬件触发输入端口可以使被测试的信号源随着测量触发同步进行改变。它所提供的预触发能力可用于观察事件前后的各种现象。而视频触发能力则有助于快速检查正在进行测试的信号源的跳频行为。

除了精确的相位噪声测量能力，信号源分析仪还具有AM噪声测量模式和基带测量模式，以有效地调查射频信号源上潜在的导致噪声的原因。在射频输入端口，可以利用与相位噪声测量相同的连接来测量AM 噪声。通过直流耦合50 欧姆阻抗，在BNC 基带输入端口测量低频率噪声（1 Hz 至100 MHz）。

信号源分析仪的频率、功率和直流电源测量功能均进行了调谐，以表征振荡器（从固定振荡器到压控振荡器）的特性。频率、射频功率和直流电流（位于直流电源电压端口）测量可以与直流控制电压或直流电源电压
上的电压扫描同步进行。只需要一次测试连接就可以在屏幕上得到每个参数的迹线曲线，可以测量以下参数：
1）频率与直流控制（调谐）电压的关系
2）调谐灵敏度（频率与直流调谐电压变化之间的关系）
3）频率与直流电源电压的关系
4）频率推移（频率与直流电源供电电压变化之间的关系）
5）射频功率与直流控制（调谐）电压的关系
6）射频功率与直流电源电压的关系
7）直流电流（位于直流电源电压端

作者：安捷伦科技专家 孙灯亮