Holzworth實時相位噪聲分析儀

測量真實噪底的互相關分析儀

介紹

Holzworth HA7000系列實時相位噪聲分析儀與競爭對手相比，一個關鍵特性是能夠測量每臺儀器的絕對相位噪底。這是非常有價值的信息，因為像頻譜分析儀一樣，沒有任何兩臺相位噪聲分析儀是相同的，即使它們的品牌和型號相同。由于獨特的可重新配置前端，允許用戶訪問多個內部模塊，Holzworth相位噪聲分析儀具有絕對噪底測量能力。通過展示測量儀器實際噪底，對比測量數據，可提升用戶對測量數據的置信度。

大多數互相關相噪分析儀提供噪底近似值，該近似值是在數據采集期間使用來自相位矢量的實數和虛數信息計算得出的。最好將此近似值定義為置信因數或增益指標，因為該值通常被誤認為是儀器的噪底，但實際上并非如此。Holzworth HA7000系列應用程序GUI還提供了據此計算出的置信度，稱為xCorr SNR（互相關信噪比）。xCorr SNR是一條計算出的跡線，顯示為被測數據跡線下方的陰影區域，并且是根據測試數據和該值之間的余量可以給出測試數據的準確度。與其他相位噪聲分析儀一樣，此xCorr SNR信息也不應被誤認為是儀器的噪底。

HA7062C實時相位噪聲分析儀概述

HA7062C實時相位噪聲分析儀在公認的準確性、高可靠性、自動化和靈活性方面處于行業領先地位；并提供極快的測量速度，以減少產品開發時間和/或優化自動化制造的產能。

HA7062C有一個專用的高速數字信號處理器，用于實時測量，但經過驗證的精度和速度始于模擬前端（圖1），提供無與倫比的性能。模擬前端的關鍵組件是一對Holzworth HSX系列射頻合成器，作為測試系統的內部LOs（本地振蕩器）。這些超低噪聲射頻合成源與FFT引擎相結合，提供了現有最先進的相位噪聲分析儀之一。

圖1：HA7062C框圖

獨特的，可重新配置的前端可直接訪問內部本振，以及每個通道的鑒相器（混頻器）的射頻和本振輸入端口。這些子系統訪問點可供用戶使用，從而可以測量分析儀的絕對相位噪底。

HA7062C噪底測量概述

測量HA7000系列分析儀絕對相位噪底的關鍵是能夠通過DUT ch1輸入端口和DUT ch2輸入端口直接訪問每個內部鑒相器（混頻器）。

訪問每個鑒相器使用戶可以連接兩個單獨的非相干射頻信號源。簡單的來定義，相對于互相關數，DUT ch1輸入和DUT ch2輸入之間的任何非隔離共模噪聲都會限制本底噪聲。

如圖2所示，外部射頻信號源稱為DUT1和DUT2。分析儀的內部LO（本振-“ HSX系列合成器”）源在這里稱為LO1和LO2。內部LOs是在內部本振模式運行時分析儀相位噪底的限制因素。為準確反映儀器的噪底限制，DUT1和DUT2信號源應具有與LO1和LO2相同或更好的相位噪聲性能。因此，Holzworth建議使用一組固定頻率的OCXOs（恒溫晶振）作為DUT1和DUT2，以幫助確保比內部LO1和LO2合成器更好的相位噪聲。

圖2：噪底測量設置

噪底測量實例

如上所述，為了測量HA7062C實時相位噪聲分析儀的絕對噪底，DUT1和DUT2源應具有與內部LO1和LO2 HSX系列RF合成器相同或更好的相位噪聲。在此示例中，選擇了來自Wenzel Associates的兩個100MHz OCXOs作為DUT1和DUT1（見圖3）。

圖3：100MHz OCXOs用作DUT1和DUT2

注意，測量頻率偏移范圍和選擇的互相關次數都將直接影響互相關相位噪聲分析儀的絕對相位噪底。在DUT1和DUT2連接到它們各自的輸入端口后，用戶必須專門對測量頻率偏移范圍和互相關數進行所需的調整。一旦將這些設置輸入到應用程序GUI中，用戶只需選擇獲取（Acquire），實時互相關引擎將快速測量儀器的100MHz噪底。

圖4展示了對于100MHz DUT，儀器在1x，10x和100x互相關下測得的噪底性能的不同水平。請記住，只要噪底的相位噪聲性能至少與內部合成LOs的相位噪聲性能相同，則噪底數據并不取決于用作DUT1和DUT2的信號源的實際性能。內部LOs的相位噪聲性能見產品用戶手冊。

圖4：100MHz相位噪底比較

真實的噪底數據提供了很多信息

相位噪聲分析是非常強大的量化信號穩定性工具，且已在整個電子和通信行業中得到高度實施。隨著相位噪聲分析中互相關的出現，以前被認為是不可能的測量基準現在變得司空見慣。但是，即使互相關系統也具有局限性，因此無論好壞，了解正在使用的相位噪聲測試系統的特定噪底限制非常重要。

如果不了解系統實際噪底限制，用戶很難完全證明其數據有效性。圖5是Holzworth GUI的快照，顯示了實際測得的噪底（綠色軌跡）與計算出的xCorr SNR（位于紅色數據軌跡下方的陰影區域）之間的差異。

圖5：測得的噪底與xCorr SNR的關系

xCorr SNR表示在25次互相關下測試的100MHz OCXO有足夠的余量。然而，xCorr SNR不能提供相對噪底實際位置的信息。此示例中，在25次互相關下測得的噪底揭示了儀器的真實測量余量。因此，已知數據是準確的，因為它位于實際測得的噪底之上。如果數據跡線實際上已經與測得的噪底跡線接近，則用戶心中會有數：表明測試系統在設定的測量條件下已達到其極限。隨后可以使用更多數量的互相關來進一步降低本底噪聲（如圖4所示）并確保數據準確性。

必須更好地理解任何互相關相位噪聲分析儀的置信區間、xCorr SNR、增益指標等的數學本質，以便更好地解釋其含義。然而，如果用戶可以簡單地測量儀器的真實噪底，則無需更多解釋，即可做到精確測量。

責任編輯：xj

原文標題：可精確給出自身真實噪底的相噪分析儀

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