Добрый день, хочу немного затронуть вопрос из области фундаментально-прикладной науки.
Не так давно пришлось столкнуться с измерением амплитудных шумов (AM noise) и фазовых шумов (Phase noise) выходного сигнала, а так же вносимых фазовых шумов (additive/redusal phase noise) усилителей.
Информации по вопросу измерения фазовых и вносимых фазовых шумов довольно много, как на нашем, так и на английском языках, так же как и измерительных приборов на рынке. Однако информации по измерению амплитудных, а тем более вносимых амплитудных (существует ли такое понятие вообще ?) крайне мало, а вопросы мои касаются именно их.
Вопросы у меня следующие:
1) От чего зависят амплитудные шумы сигнала, как они поражаются и какие способы борьбы с ними ?
2) Справедливо ли понятие вносимых амплитудных шумов с научной точки зрения и как их измерить ? На сколько я понял ни один из существующих измерительных приборов на рынке (даже самых дорогих) не предполагает такого измерения.
3) Есть ли разница между фазовыми и частотными шумами ?
Заранее большое спасибо, т.к. почему то сложилось такое ощущение, что наука измерения шумов передающих систем это что-то тайное и только для посвященных

Собственные шумы приборов и амплитудные и фазовые одновременно, тут разделить нет возможности.
Чисто амплитудный шум (он же - паразитная АМ) порождается шумами в цепях, определяющих коэффициент усиления (шумы питания выходного каскада передатчика, шумы цепей АРУ и т.п.). В этом случае борьба понятна: уменьшать шумы в цепях, задающих усиление.
Принцип измерения чисто амплитудных шумов тогда тоже понятен: подаем на усилитель рабочий сигнал без АМ, подключаем к выходу амплитудный детектор и далее - спектроанализатор/шумомер.
Особой разницы между амплитудными и фазовыми шумами я не вижу, т.к. частота - производная от фазы. Соответственно спектр шума, понимаемого как частотный, будет приподнят в ВЧ части относительно того же шума, понимаемого как фазовый.

Спасибо за ответ, согласен в какой-то степени, однако формирователи входного сигнала для этого измерения в любом случае будут иметь какую-то паразитную АМ ( т.к. тоже имеют питание и выходные цепи), пускай даже с плотностью мощности много меньше минус 100дБ/Гц относительно мощности несущей. Хотелось бы определить именно вносимую усилителем составляющую АМ в выходной сигнал. Особняком стоит случай когда в качестве исследуемого усилителя используется усилитель-ограничитель с большой компрессией, тогда потенциально можно получить сигнал на выходе имеющий амплитудные шумы меньше чем на входе, думаю в этом и кроется суть неоднозначности измерения "вносимых" амплитудных шумов.
Поясню, что речь идет о измерении величин с плотностью мощности порядка минус 110-140 дБ/Гц относительно мощности несущей.

.чушь на болльную голову, думал об одном, писал о другом.

Сообщение отредактировал Hale - Mar 16 2017, 23:55

Если имеется какая то регулируемая линия задержки, то по "рабоче-крестьянски" можно попробовать оценить уровень шумов исследуемого блока или участка цепи вычитанием входного сигнала пропущенного через задержку из выходного, подстраивая усиление и задержку на минимум разностного сигнала. Этот разностный сигнал и будет шумом.

Есть измерительный комплекс E5505A:


R&S также может предложить измерение вносимых шумов (FSWP):



И смотря какие отстройки нужны, есть много приборов, измеряющих коэффициент шума - тот же шумомер, но измеряющий суммарный вносимый AM+PM noise.

В принципе я косвенно уже упомянул эти приборы, в качестве измерения параметров 2-ух портовых устройств в них подразумевается измерение только вносимых фазовых шумов.



Об этом я тоже уже думал, и возможно в каких-то случаях его вполне можно использовать, но что будет результатом такого измерения если вернуться к случаю когда в качестве тестируемого прибора используется усилитель-ограничитель ? Это на мой взгляд, довольно схоже с измерением вносимых(разностных) фазовых шумов, только там из-за принципиальной невозможности уменьшения этого типа флуктуаций итогом вычитания одного из другого всегда будут именно вносимые усилителем составляющие.
И да, если все так легко, то почему американцы и немцы, которые на этом собаку съели, не додумались до такого простого решения и не впихнули его в свои измерительные коробки стоимостью в десятки миллионов рублей ?

.

Сообщение отредактировал Hale - Mar 16 2017, 23:53

Я слышал, что Аджилент в каком то из своих приборов для измерения фазовых шумов использовал этот метод, но большей конкретикой не владею.

Измерения ФШ и АШ с линией задержки были популярны в 70-е 80-е годы. В качестве линии задержки обычно бухта кабеля. Приборы на этом методе были вытеснены много более компактными и универсальными типа Agilent E5052B о которых написали ранее.
Если у вас нет средств "десятки миллионов", то на заданных частотах и полосах можно измерять ФШ и АШ по методике
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5...ll=1#post799093

Может кто-нибудь может подсказать какой-то заграничный форум где будет уместен вопрос по поводу теории измерения амплитудных шумов? К сожалению, даже работники местных представительств производителей измерительной техники не могут сказать ничего внятного, да они в принципе и не обязаны.

В FSWP схема измерения добавочных шумов с опцией B64 выглядит так

Похоже на то, что измеряют амплитуду/фазу внешнего генератора и вычитают (или перемножают для ФШ) из выходного сигнала усилителя, в цифре с учетом задержки. Но надо спросить о более подробной схеме у производителя, нигде не нашел описания входов LO Aux и как они коммутируются внутри. Полагаю делают измерения с преселектором для основной гармоники.

А у меня вообще есть сомнения, что ничтожно-мизерные вносимые АШ можно измерить.

Можно. Меряют, как описано в постах выше - с помощью линии задержки. Хотя, точность измерений не лучше 25%.


Они ни в зуб ногой. Их тренировали впаривать за деньги. Теории никто из них не знает и внятно объяснить, как работает прибор, не может.

Можно увидеть фазовые и амплитудные шумы усилителя. На рисунке записаны АШ и ФШ с выхода усилителя на ОУ AD8099. Входное сопротивление 50 Ом, выход нагружен на смеситель со входным 50 Ом.
Усиление 14 дБ, на входе сигнал кварцевого генератора 13 МГц. Был случай когда АШ превысили ФШ на 5-7 дБ, итсточником повышенного АШ оказался подстроечный резистор в цепи обратной связи.