Linear Technology
High-Speed-Signalerzeugung
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Phasenrauschen
Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Signalerzeugung ist das Phasenrauschen im Ausgangssignal. Das in den Ausgangssignalen enthaltene Phasenrauschen begrenzt nämlich die Möglichkeit, wie eng die Signale benachbart sein können. Das Phasenrauschen kann außerdem die mögliche Modulationsordnung einschränken. Je mehr Phasenrauschen während der Signalerzeugung generiert wird, desto kleiner wird der Signal-Rausch-Abstand (SNR) und desto höher wird die Bitfehlerrate des erzeugten Signals. Jitter ist ein Maß für die Genauigkeit der Signale beim Nulldurchgang im Zeitbereich. Ein perfektes Signal hat immer am gleichen Punkt in jeder Periode einen Nulldurchgang. In der Realität gibt es jedoch eine bestimmte Verteilung der Zeiten, an denen diese Nulldurchgänge auftreten. Wenn diese Verteilung in den Frequenzbereich übertragen wird, kann das Phasenrauschen als spektrale Aufweitung der Grundfrequenz erkannt werden. Wenn mehrere Signale eng beieinander liegen, kann sich das SNR eines Signals durch die spektrale Aufweitung seiner Nachbarn verringern, was die Bitfehlerrate des Signals und die Genauigkeit des erzeugten Signals reduziert. Dieser Verlust an Signalintegrität kann vermieden werden, indem das Phasenrauschen im erzeugten Signal reduziert wird.
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Der einfachste Weg um das Phasenrauschen bei der Signalerzeugung zu vermeiden, besteht darin, einen Taktgeber mit extrem geringem Phasenrauschen zu nutzen. Ein Taktgeber mit geringem Phasenrauschen wird weniger Phasenrauschen in das generierte Signal induzieren. Es ist wichtig, zu beachten, dass das vom Taktgeber in das Signal induzierte Phasenrauschen geringer wird, und zwar proportional zum Verhältnis zwischen der Frequenz des erzeugten Signals und der Abtastrate. Das heißt, dass die Erzeugung von Signalen mit niedriger Frequenz mithilfe einer hohen Abtastrate weniger Phasenrauschen im Ausgangssignal induziert, als das Erzeugen eines Hochfrequenzsignals mit derselben Abtastrate. Wenn das erzeugte Spektrum breitbandig ist, weisen die Signale am oberen Ende des Spektrums mehr Phasenrauschen auf als die Signale bei kleineren Frequenzen. Der LTC6946 ist ein Frequenzsynthesizer, der Signale von 370 MHz bis 5,7 GHz ohne einen externen VCO generieren kann. Er zeichnet sich durch ein geringes Phasenrauschen und sehr geringe Störanteile aus, was ihn zur idealen Taktquelle zur Signalerzeugung macht. Wird der LTC6946 in Kombination mit dem schnellen DAC des Typs LTC2000 eingesetzt, dann ist das resultierende Phasenrauschen selbst für eine anspruchsvolle Signalerzeugung niedrig genug. Ein typischer Schaltplan des LTC6946, der einen LTC2000 betreibt, ist in Bild 1 dargestellt. Bild 2 zeigt das Phasenrauschen vom LTC6946 und LTC2000. Der LTC6946 nutzt einen internen VCO, was den Komfort erhöht, allerdings auch ein etwas höheres Phasenrauschen zur Folge hat. Mit dem LTC6945 hingegen lässt sich das Phasenrauschen noch weiter absenken, allerdings kommt hier ein externer VCO zum Einsatz. Für beide Frequenzsynthesizer (LTC6946 und LTC6945) stellt der VCO die Hauptursache für das Phasenrauschen dar. Der LTC2000 hat ein Plus von –165 dBc/rHz bei einem 1-MHz-Offset, wenn er ein 65-MHz-Ausgangssignal erzeugt. Damit ist sichergestellt, dass das Phasenrauschen des Taktgebers das zusätzliche Phasenrauschen des LTC2000 dominiert. Um weiteres Rauschen im Ausgangssignal zu vermeiden, sollte darauf geachtet werden, dass die richtigen Layouttechniken im analogen Ausgangsbereich verwendet werden.
- High-Speed-Signalerzeugung
- DAC mit hoher Abtastrate vereinfacht Filterung
- Phasenrauschen
- Richtiges HF-Layout
- Zusammenfassung
