Kombination aus Spektrumanalysator und Phasenrauschmessplatz vereinfacht Charakterisierung von Signalquellen bis 110 GHz Phasenrauschmessungen präzise im Griff

Um Sende- und Empfangsmodule aller Art zu entwickeln, muss das Phasenrauschen von Signalquellen ermittelt werden. Solche Messungen sind für die Analyse von modernen Kommunikations- und Funksystemen aller Art ebenso grundlegend wie für spezielle High-Tech-Anwendungen, beispielsweise für Radar.

Um Sende- und Empfangsmodule aller Art zu entwickeln, muss das Phasenrauschen von Signalquellen ermittelt werden. Solche Messungen sind für die Analyse von modernen Kommunikations- und Funksystemen aller Art ebenso grundlegend wie für spezielle High-Tech-Anwendungen, beispielsweise für Radar.

Bei einfachen kommerziellen Anwendungen reicht für Phasenrauschmessungen im Allgemeinen ein Spektrumanalysator aus. Sind die Anforderungen an Genauigkeit und Flexibilität aber höher, ist die Phasenrauschmessung mittels der PLL-Methode vorzuziehen.

Bedeutung des Parameters „Phasenrauschen“

In Bezug auf nahezu alle Hochfrequenzanwendungen in der modernen Kommunikations- und Broadcast-Technik ist das Phasenrauschen ein Schlüsselparameter. Bei der digitalen Datenübertragung beispielsweise erfolgt die Modulation gemäß Phasenum-tastverfahren und Amplitudenmodu-lation mit typi-schen Vertretern wie BPSK, QPSK, 16QAM usw. Amplitude und Phase eines Signals werden bei Messungen in diesem Zusammenhang zu einem bestimmten Entscheidungszeitpunkt im so genannten Konstellationsdiagramm dargestellt. Entsprechend der Lage eines erfassten Punktes im Diagramm kann die Zuordnung der 0-1-Folgen getroffen werden. Bei hohem Phasenrauschen verschlechtert sich diese „Zuordnungssicherheit“, und die Bitfehler nehmen zu. Ist das Phasenrauschen der Signalquelle sehr schlecht, kann dies dazu führen, dass die Datenübertragung gar nicht mehr möglich ist (Bild 1).

Neben den Modulationseigenschaften beeinflusst das Phasenrauschen auch grundlegende Eigenschaften von drahtlosen Übertragungssystemen. Das Phasenrauschen der Umsetzoszillatoren wirkt sich zum Beispiel als Störleistung in den Nachbarkanälen aus: Der Sender strahlt Leistung ab in Kanäle, die von ihm nicht genutzt sind, was die anderen Teilnehmer des Funknetzes stört.

Auch bei der MTI-Technik (Moving Target Indication) in der Radarmesstechnik beispielsweise ist niedriges Phasenrauschen von großer Bedeutung. So sind z.B. kleine, sich bewegende Ziele sehr schwer zu erfassen, wenn aufgrund hohen Phasenrauschens der Quelle starke Reflexionen von starren Objekten so breit „verschmiert“ sind, dass sie das eigentliche  in der Frequenz verschobene Signalaufgrund des Dopplereffektes überlagern. Außerdem verringert sich die Messgenauigkeit aufgrund schwankender Phasendifferenz  von Sende- und Empfangsignal.

Bereits diese wenigen Beispiele zeigen, dass das Phasenrauschen sowohl in Produktion als auch in Entwicklung eine zentrale Größe ist, die es genau zu messen und zu analysieren gilt. Für diese Aufgabe gibt es verschiedene Methoden. Die populärsten Vertreter sind im Folgenden kurz beschrieben. 

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