Kombination aus Spektrumanalysator und Phasenrauschmessplatz vereinfacht Charakterisierung von Signalquellen bis 110 GHz
Phasenrauschmessungen präzise im Griff
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
L(fm)
mit:
: Spektrale Leistungsdichte bei Offsetfrequenz fm
: Trägerleistung
: Phasenrauschleistung bei Ablagefrequenz fm
: Rauschbandbreite des Auflösefilters
Der Messaufbau ist hier sehr einfach und somit schnell zu realisieren. Eine zeitaufwendige Kalibrierung ist nicht notwendig. Deshalb bieten Hersteller von Spektrumanalysatoren oft spezielle Software für diese Anwendung an. Für viele Messaufgaben in der Kommunikationstechnik sind auf diese Weise ausreichend gute Ergebnisse zu erzielen.
Bei hochwertigen Oszillatoren mit sehr niedrigem Phasenrauschen oder bei speziellen Messanwendungen stößt diese Methode allerdings schnell an ihre Grenzen. Die Ursachen sind vielfältig: Zum einen begrenzt der lokale Oszillator des Spektrumanalysators die Messempfindlichkeit. Zum anderen ist eine Unterscheidung zwischen AM- und PM-Rauschen nicht möglich. Außerdem wird der Träger nicht unterdrückt. Dies führt bei Messungen mit kleinem Frequenzoffset zur Überlappung mit den endlichen Filterbandbreiten. Eine Analyse für diesen Bereich ist so nahezu unmöglich. Der Dynamikbereich, der für die Rauschmessung zur Verfügung steht, ist ebenfalls eingeschränkt. Außerdem ist diese Messmethode für Anwendungen in der Produktion oft zu langsam.
Der Funktionsumfang eines Spektrumanalysators ist dennoch notwendig, um Oberwellen und Störlinien zu vermessen oder die Nachbarkanalaussendung zu überprüfen. Bei einer solchen Charakterisierung von Signalquellen wie auch bei Phasenrauschmessungen mit hohen Offsetfrequenzen von bis zu 1 GHz führt an einem Spektrumanalysator kein Weg vorbei.
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Messanwendungen mit Phasenkomparator
Eine andere Methode zur Messung des Phasenrauschens, die gegenüber der Spektrumanalysatormethode deutliche Vorteile aufweist, ist die Phasenkomparator- oder PLL-Methode. Das zu messende Objekt wird hier mit einer Referenzquelle (Ref) gemischt. Befinden sich beide Quellen auf der gleichen Frequenz, erhält man am Ausgang des Mischers oder Phasendetektors eine Gleichspannung, überlagert mit den Rauschbeiträgen von Referenz und DUT (Device Under Test). Sind die Signale am Phasenkomparator um 90? phasenversetzt, ist das reine Phasenrauschen messbar. In diesem Fall wird das Amplitudenrauschen bis zu 30 dB unterdrückt, bei 0? Phasenversatz erhält man nur das Amplitudenrauschen. Die Methode lässt sich durch relativ einfache mathematische Umformungen erklären.
- Phasenrauschmessungen präzise im Griff
- Bild 3
- Phasenrauschmessungen präzise im Griff
- L(f<sub>m</sub>)
