İletişim, havacılık ve savunma gibi kritik endüstrilerde yüksek performanslı sistemleri test ederken radyo frekansı (RF) ve mikrodalga sinyallerinin üretilmesi gerekmektedir. Birçok son teknoloji radar ve iletişim sisteminde faz gürültüsü sistem verimliliğini sınırlar. Örnek olarak, radar sistemlerinde faz gürültüsü Doppler bilgilerini işleme yeteneğini düşürür ve bir hedefi tespit edilemez hale getirir. Bu durum da hava tahminini, uçuş koşullarının belirlenmesini etkileyebilir ve hatta bir ülkenin savunma sistemini etkileyebilir.
Faz gürültüsünün temellerini biraz daha derinlemesine inceleyelim ve ardından bir frekans dönüştürücüde faz gürültüsü ölçümlerinin nasıl yapacağına daha yakından bakalım.
Faz Gürültüsü 101
Faz gürültüsü, taşıyıcıdan bir offset frekansı uzaklığındaki güç yoğunluğunun, taşıyıcı sinyalin toplam gücüne oranı olarak tanımlanır. Faz gürültüsünü ölçmek, farklı faktörlere bağlı olduğu için zor ve zaman alıcı olabilir: Bunlar iç mimari, osilatör türü, iç ve dış frekans referansları ve yerleşik yeteneklerin etkileri olarak özetlenebilir. Temiz sinyal üretimi ve yüksek performanslı spektrum analizini aynı anda entegre ederek kurulumunuzu test etmek daha da zorluk yaratır.
Faz gürültüsünü temelden orta düzey karmaşıklığa kadar ölçmek için üç yöntem vardır: doğrudan spektrum, taşıyıcı kaldırma ve çapraz korelasyon. Hangisinin en uygun olduğuna karar vermeniz cihazınızın niteliğine ve karmaşıklığına bağlıdır.
Faz Gürültü Ölçümü Kullanım Örneği
Artık faz gürültüsü hakkında biraz daha fazla bilgi edindiğinize göre, modern radar ve iletişim sistemlerinin temeli olan belirli bir kullanım örneğine daha yakından bakalım: dahili bir yerel osilatör (LO) ile bir frekans dönüştürücünün faz gürültüsünü ölçmek.
Frekans dönüştürücülerinin test edilmesi kazanç, faz, gecikme, intermodülasyon bozulması ve gürültü miktarı dahil olmak üzere birçok parametrenin yakalanmasını içerir. Bu nedenle, test sonuçlarınızı elde ettiğinizde, çıkış sinyali faz gürültüsünün kaynağını bilmeniz gerekir.
Keysight'ın PNA-X network analizöründeki faz gürültü ölçüm uygulamasını kullanarak bu ölçümleri rahatlıkla yapabilirsiniz. Uygulama, ayrı bir harici yüksek performanslı sinyal analizörüne veya özel faz gürültü ölçüm sistemine olan ihtiyacı ortadan kaldırır. PNA-X’in dahili doğrudan dijital sentez (DDS) kaynakları, alt terahertz bantlarındaki ölçümlerde 30 dB daha düşük dinamik aralık ile faz gürültüsünü 30 dB iyileştirirken ölçüm kurulumlarını daha da basitleştirir. Ayrıca, RF sinyal kaynaklarının ve gömülü LO frekans dönüştürücüleri gibi iki bağlantı noktalı etkin cihazların faz gürültüsünü ölçmenizi sağlar.
Aşağıdaki şekil iki farklı faz gürültü ölçüm kurulumunu göstermektedir. Soldaki faz gürültü ölçüm kurulumu PNA-X'i LO olarak kullanır ve harici bir sinyal analizöründe korelasyonsuz bir ölçüm yapar. Ancak sağdaki sistem, PNA-X'i hem kaynak hem de analizör olarak kullanır. Bu, ilişkili faz gürültüsünün ilk dereceye kaldırılmasını ve ölçüm hassasiyetini artırmasını sağlar.
Şekil. Kaynak ve korelasyonsuz alıcı ile korelasyonu alıcı farkı
Korelasyonsuz kurulum aşağıdakileri kullanır:
- LO olarak DDS kaynağına sahip PNA-X
- Giriş olarak PNA-X DDS kaynağı
- PNA-X ile koreleli olmayan PXA sinyal analizörü ölçümleri yapar
Buna karşılık, korelasyonlu kurulum aşağıdakileri kullanır:
- LO olarak DDS kaynağına sahip PNA-X
- Giriş olarak DDS kaynağına sahip PNA-X
- PNA-X ölçümleri yapar
Burada, PNA-X ölçümleri yapmanın yanı sıra giriş sinyalini sağladığından, faz gürültüsünü ilk mertebe elemanlarına kadar kaldırabiliyoruz. Sonuç, yakın faz gürültüsünün yaklaşık -91 dBm'den (korelasyonsuz) -108 dBm'ye gitmesidir. Daha uzağa, yaklaşık -122 dBm'den (korelasyonsuz) -128 dBm'ye çıkmasıdır. Faz gürültüsü yakında ~17 dBm ve daha uzakta ~6 dBm artar.
Bu kurulumda, PNA-X'in yeni DDS kaynakları kullanılarak faz gürültüsü ölçümünün iyileştirilebileceği görülmüştür.. PNA-X'in esnekliği ve performansı, temiz sinyal oluşturmayı entegre ederek test kurulumunu kolaylaştırırken, faz gürültü ölçümünün doğruluğunu da artırır.
Sonuç olarak
Test süresi ve ölçüm hassasiyeti, son teknoloji radar ve iletişim sistemleri için karıştırıcıların ve frekans dönüştürücülerin geliştirilmesinde temel hususlardır. Keysight PNA-X network analizörleri faz gürültü ölçümlerinizi geliştirmenize yardımcı olacaktır. Ayrıca, aynı test istasyonunda kazanç, gecikme, hata vektör büyüklüğü, gürültü güç oranı, sıkıştırma ve diğer anahtar parametreleri ölçmek için ölçüm kurulumunu basitleştirmenize olanak sağlar. PNA-X network analizörleri hakkında buradan bilgi alabilirsiniz.
