可精确给出自身真实噪底的相噪分析仪

介绍

Holzworth HA7000系列实时相位噪声分析仪与竞争对手相比，一个关键特性是能够测量每台仪器的绝对相位噪底。这是非常有价值的信息，因为像频谱分析仪一样，没有任何两台相位噪声分析仪是相同的，即使它们的品牌和型号相同。由于独特的可重新配置前端，允许用户访问多个内部模块，Holzworth相位噪声分析仪具有绝对噪底测量能力。通过展示测量仪器实际噪底，对比测量数据，可提升用户对测量数据的置信度。

大多数互相关相噪分析仪提供噪底近似值，该近似值是在数据采集期间使用来自相位矢量的实数和虚数信息计算得出的。最好将此近似值定义为置信因数或增益指标，因为该值通常被误认为是仪器的噪底，但实际上并非如此。Holzworth HA7000系列应用程序GUI还提供了据此计算出的置信度，称为xCorr SNR（互相关信噪比）。xCorr SNR是一条计算出的迹线，显示为被测数据迹线下方的阴影区域，并且是根据测试数据和该值之间的余量可以给出测试数据的准确度。与其他相位噪声分析仪一样，此xCorr SNR信息也不应被误认为是仪器的噪底。

HA7062C实时相位噪声分析仪概述

HA7062C实时相位噪声分析仪在公认的准确性、高可靠性、自动化和灵活性方面处于行业领先地位；并提供极快的测量速度，以减少产品开发时间和/或优化自动化制造的产能。

HA7062C有一个专用的高速数字信号处理器，用于实时测量，但经过验证的精度和速度始于模拟前端（图1），提供无与伦比的性能。模拟前端的关键组件是一对Holzworth HSX系列射频合成器，作为测试系统的内部LOs（本地振荡器）。这些超低噪声射频合成源与FFT引擎相结合，提供了现有最先进的相位噪声分析仪之一。

图1：HA7062C框图

独特的，可重新配置的前端可直接访问内部本振，以及每个通道的鉴相器（混频器）的射频和本振输入端口。这些子系统访问点可供用户使用，从而可以测量分析仪的绝对相位噪底。

HA7062C噪底测量概述

测量HA7000系列分析仪绝对相位噪底的关键是能够通过DUT ch1输入端口和DUT ch2输入端口直接访问每个内部鉴相器（混频器）。

访问每个鉴相器使用户可以连接两个单独的非相干射频信号源。简单的来定义，相对于互相关数，DUT ch1输入和DUT ch2输入之间的任何非隔离共模噪声都会限制本底噪声。

如图2所示，外部射频信号源称为DUT1和DUT2。分析仪的内部LO（本振-“HSX系列合成器”）源在这里称为LO1和LO2。内部LOs是在内部本振模式运行时分析仪相位噪底的限制因素。为准确反映仪器的噪底限制，DUT1和DUT2信号源应具有与LO1和LO2相同或更好的相位噪声性能。因此，Holzworth建议使用一组固定频率的OCXOs（恒温晶振）作为DUT1和DUT2，以帮助确保比内部LO1和LO2合成器更好的相位噪声。

图2：噪底测量设置

噪底测量实例

如上所述，为了测量HA7062C实时相位噪声分析仪的绝对噪底，DUT1和DUT2源应具有与内部LO1和LO2 HSX系列RF合成器相同或更好的相位噪声。在此示例中，选择了来自Wenzel Associates的两个100MHz OCXOs作为DUT1和DUT1（见图3）。

图3：100MHz OCXOs用作DUT1和DUT2

注意，测量频率偏移范围和选择的互相关次数都将直接影响互相关相位噪声分析仪的绝对相位噪底。在DUT1和DUT2连接到它们各自的输入端口后，用户必须专门对测量频率偏移范围和互相关数进行所需的调整。一旦将这些设置输入到应用程序GUI中，用户只需选择获取（Acquire），实时互相关引擎将快速测量仪器的100MHz噪底。

图4展示了对于100MHz DUT，仪器在1x，10x和100x互相关下测得的噪底性能的不同水平。请记住，只要噪底的相位噪声性能至少与内部合成LOs的相位噪声性能相同，则噪底数据并不取决于用作DUT1和DUT2的信号源的实际性能。内部LOs的相位噪声性能见产品用户手册。

图4：100MHz相位噪底比较

真实的噪底数据提供了很多信息

相位噪声分析是非常强大的量化信号稳定性工具，且已在整个电子和通信行业中得到高度实施。随着相位噪声分析中互相关的出现，以前被认为是不可能的测量基准现在变得司空见惯。但是，即使互相关系统也具有局限性，因此无论好坏，了解正在使用的相位噪声测试系统的特定噪底限制非常重要。

如果不了解系统实际噪底限制，用户很难完全证明其数据有效性。图5是Holzworth GUI的快照，显示了实际测得的噪底（绿色轨迹）与计算出的xCorr SNR（位于红色数据轨迹下方的阴影区域）之间的差异。

图5：测得的噪底与xCorr SNR的关系

xCorr SNR表示在25次互相关下测试的100MHz OCXO有足够的余量。然而，xCorr SNR不能提供相对噪底实际位置的信息。此示例中，在25次互相关下测得的噪底揭示了仪器的真实测量余量。因此，已知数据是准确的，因为它位于实际测得的噪底之上。如果数据迹线实际上已经与测得的噪底迹线接近，则用户心中会有数：表明测试系统在设定的测量条件下已达到其极限。随后可以使用更多数量的互相关来进一步降低本底噪声（如图4所示）并确保数据准确性。

必须更好地理解任何互相关相位噪声分析仪的置信区间、xCorr SNR、增益指标等的数学本质，以便更好地解释其含义。然而，如果用户可以简单地测量仪器的真实噪底，则无需更多解释，即可做到精确测量。

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