Единицы измерения фазового шума, Помогите пожалуйста... Опции

[Allexiy]

Проблема заключается в том, что нужно составить научно-технический отчет о выполненной работе, но в разных литературных источниках уровень фазового шума (в иностранной литературе dBc/Hz) обозначается по разному:дБн/Гц, дБс/Гц или просто дБ/Гц. Исходя из этого возникает вопрос: как же по ГОСТУ или какому другому официальному документу правильно обозначается эта единица измерения?
P.S. Существует ГОСТ 8.417-2002 "Единицы величин", но там ничего не сказано про фазовые шумы.

[vhk]

Проблема заключается в том, что нужно составить научно-технический отчет о выполненной работе, но в разных литературных источниках уровень фазового шума (в иностранной литературе dBc/Hz) обозначается по разному:дБн/Гц, дБс/Гц или просто дБ/Гц. Исходя из этого возникает вопрос: как же по ГОСТУ или какому другому официальному документу правильно обозначается эта единица измерения?
P.S. Существует ГОСТ 8.417-2002 "Единицы величин", но там ничего не сказано про фазовые шумы.

В системе СИ напряжение измеряется в Вольтах, мощность в Ваттах.
Измерительный прибор (величины показаний прибора) посредством которого производятся измерения фазовыз шумов в любом случае позволит Вам пересчитать показания в В или Вт.
Приведите уровни фазового шума в Вашем научно-техническом отчете в Вольтах ( или в Ватта, если больше нравится мощность).
По результатам измерений напишите в отчете величины фазовых шумов в Вольтах или Ваттах. Для примера: "уровень напряжения фазовых шумов при отстройке от сигнала на 1 кГц имеет величину 20 нВ".
vhk.

[тау]

Проблема заключается в том, что нужно составить научно-технический отчет о выполненной работе, но в разных литературных источниках уровень фазового шума (в иностранной литературе dBc/Hz) обозначается по разному:дБн/Гц, дБс/Гц или просто дБ/Гц. Исходя из этого возникает вопрос: как же по ГОСТУ или какому другому официальному документу правильно обозначается эта единица измерения?

дБн/Гц, dBс/Hz это одно и тоже , только по импортному и по русски , обозначет величину в децибелах относительно уровня несущей (сarrier).

дБ/Гц - это чёрт знает что такое.
дБс/Гц- обрусевшее импортное наименование, такая запись некорректна.
Фазовый Шум - величина не абсолютная в широком смысле, поэтому в вольтах и ваттах , как рекомендует vhk , шум выражать не полагается.


еще фазовый шум можно пересчитать в джиттер несушей и выразить в пикосекундах(наносекундах и т.д ) если известна частота несущей ,полоса шума и нормализованный шум в полосе, где сосредоточена основная энергия шума , или просто полоса шума, которая будет использована практически(отфильтрована в дальнейшем вместе с полезным сигналом)
Также фазовый шум иногда указывают как паразитную частотную модуляцию в единицах частоты (типа шумовая девиация несущей частоты).

Наиболее информативным считается указание нормализованного шума к единице частоты в герцах (дБн/Гц, дБс/Гц). Поскольку это еще зависит от отстройки от несущей , то выражают графиком или таблицей, из которых можно посчитать паразитную девиацию (в единицах частоты ) или джиттер (в единицах времени)

Сообщение отредактировал тау - Oct 27 2009, 08:42

[FDS]

уровень шумов можно записать в Вольтах или Ваттах,но,я думаю,что все-таки более употребимое и правильное - спектральная плотность шумов,которая измеряется dBc/Hz.

[vhk]

уровень шумов можно записать в Вольтах или Ваттах,

Так у человека проблемма в том что он в ГОСТе не нашел именно этого параметра. В Вольтах и Ваттах будет верно, это основные ед. измерения а не производные

но,я думаю,что все-таки более употребимое и правильное - спектральная плотность шумов,которая измеряется dBc/Hz.

В сообщении речь идет не о спектральной плотности, а о "уровне фазового шума".
Для примера посмотрите на изображение экрана прибора по ссылке
http://electronix.ru/forum/index.php?act=a...st&id=35293
уровень сигнала 6,7 dBm что почти 0,5 В, а "уровень шума" при отстпройке на 1 кГц -153,77 dBc/Hz
то есть "уровень шума" в выбранной точке на 153,77 дБ меньше чем сигнал или уровень шума имеет зачение 10 нВ при выбранных параметрах (условиях) измерения. Полагаю что так можно перейти к Вольтам или Ваттам и соблюсти ГОСТ.
vhk.

[Dr.Drew]

Давайте определимся с терминологией. Нет такой величины, как уровень шума. Есть величина спектральной плотности мощности шума. В зависимости от системы величин, принятой в документе, можно выражать эту плотность в Вт/Гц, мВт/Гц, дБм/Гц (десять логарифмов предыдущей) и т.д. Выражение "уровня шума" в Вольт/Герц, как предлагает vhk, возможно только с оговоркой, что это корень квадратный из спектральной плотности мощности шума - чисто инженерная величина в науке не принятая как характеристика шума. Поскольку на практике абсолютная спектральная плотность мощности шума мало кого интересует, вместо этого нужно знать отношение сигнал/шум, то абсолютную СПМ нормируют относительно мощности полезного сигнала. Размерность нормироанной СПМ 1/Гц или дБн/Гц (логарифмическая величина). Буква "н" обозначает лишь факт нормировки, и ни к чему не обязывает. Иногда встречается просто дБ/Гц, что то же самое. В иностранной литературе dBc/Hz. Читайте статистическую радиотехнику.

[тау]

Давайте определимся с терминологией. ......Буква "н" обозначает лишь факт нормировки, и ни к чему не обязывает. Иногда встречается просто дБ/Гц, что то же самое. В иностранной литературе dBc/Hz. Читайте статистическую радиотехнику.

Уважаемый Dr.Drew, разрешите Вас поправить, "н" не относится к нормировке.

dBc (русское дБн) — опорным является уровень излучения на частоте несущей (англ. carrier) или уровень основной гармоники в спектре сигнала. Примеры использования: «уровень побочного излучения на частоте второй гармоники составляет −60 дБн» (то есть мощность этого побочного излучения в 1 млн раз меньше мощности несущей) или «уровень искажений составляет −60 дБн».

это из википедии, но встречал и в других источниках.

[vhk]

Уважаемый Dr.Drew, разрешите Вас поправить, "н" не относится к нормировке.
это из википедии, но встречал и в других источниках.

Очевидно из контекста что Dr.Drew имел ввиду "нормирован" к величине сигнала или несущей (carrier) то есть величина "уровня спектральной плотности шума" при заданной отстройке от несущей сравнивается с величиной сигнала он же "несущая" отсюда буква "н".
vhk.

[тау]

да, я невнимательно прочитал. Спасибо.

[Allexiy]

С физическим смыслом все прекрасно понятно. У меня анализатор Agilent E5052B показывает шумы в dBc/Hz, но, как водиться, для анализа и последующих вычислений в отчете необходимо, чтобы эти единицы измерений фигурировали в нормативных документах (ГОСТ, ОСТ и т.д.). Так вот встречал ли кто какие-нибудь нормативные документы или более менее официальные документы, где указывалась бы такая размерность измерения шумов?
P.S. Также может кто поможет найти этот документ: ОСТ 4.208.012-77 "Аппаратура синтеза частот для радиосвязи. Термины и определения." код. КГС-Э00; ОКСТУ 6501, 33с.

[Aner]

замечу что, требуется указывать сопротивление нагрузки (300ом, ... 50ом, 75ом или 47Ком для звукового тракта) при пересчёте уровней мощностей шумов в напряжение шумов и обратно.

также опасайтесь vhk, поскольку частеноко "описывается" путается или ошибается из-за не знания вопроса.
например эта фраза:

...уровень сигнала 6,7 dBm что почти 0,5 В, а "уровень шума" при отстпройке на 1 кГц -153,77 dBc/Hz то есть "уровень шума" в выбранной точке на 153,77 дБ меньше чем сигнал или уровень шума имеет зачение 10 нВ при выбранных параметрах (условиях) измерения

дБн/Гц, dBс/Hz это одно и тоже , только по импортному и по русски , обозначет величину в децибелах относительно уровня несущей (сarrier).
...
Также фазовый шум иногда указывают как паразитную частотную модуляцию в единицах частоты (типа шумовая девиация несущей частоты).

чаще встречал в учебниках, выражают фазовый шум, как паразитная фазовая модуляция, для удобства. Пересчет в частотную модуляцию конечно не проблема.
Хотя физика шумового процесса совсем другая, но для инженерных расчетов, решений удобно.

[Dr.Drew]

Встречал докторскую диссертацию 2001 года из Московского госудаственного технического университета. Там применялась размерность дБн/Гц.

[vhk]

Анализатор Agilent E5052B внесен в "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РЕЕСТР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
допущенных к использованию в Российской Федерации " за № 37181-08.
А вот как проводится государственная поверка прибора?
vhk.

[ledum]

Мы использовали один из приведенных здесь приборов (сочувствия принимаются )
http://www.kalibr.com/ru/ria-if-1.shtml
В ТУ на Очень Важное изделие единица измерения была дБс/Гц (в данном случае расшифровывалось Сигнал), и это не смотря на то, что документация подписывалась у Коблова из Военно-Промышленной Комиссии при Совете министров СССР, годы выпуска 1986-1991. Нормоконтроль и метрологическая экспертиза тогда были мама не горюй. Так, что может не заморачиваться?

Сообщение отредактировал ledum - Oct 28 2009, 08:25

[GAin]

А вот как проводится государственная поверка прибора?

А никак. Еще точнее - нету такой физической величины "спектральная плотность мощности фазового шума", поэтому нету и эталонов ее воспроизводящих: ни у нас ни у буржуев. То, что показывает АС - это все математика, главное знать погрешность измерения уровня и частоты, чтобы прикинуть погрешность измерения СПМФШ. К тому же МХ по данному параметру тоже ну указываются - так, что поверять-то и нечего.

Теперь по теме:
Я считаю, что не стоит заморачиваться. В НТО можно чуть свободнее использовать нормы (насколько я в курсе). Поэтому, если в отчете (в разделе "перечнь условных обозначений") ввести обозначение "дБн" и описать его как соотношение измеренной мощности к мощности несушей в дБ, а затем уже использовать его, то никто ни к чему не придерется.

Сообщение отредактировал GAin - Oct 28 2009, 08:37

[Dr.Drew]

Приезжал к нам тут летом один парень из военного метрологического института прибор поверять. Интересно было на это смотреть. Брали два сигнала с близкими частотами и разницей в уровнях в несколько десятков дБ. Суммировали их на сплиттере и подавали на вход прибора. Как все вы знаете, такую комбинацию сигналов можно разложить на комбинированные фазовую и амплитудную модуляции и посчитать уровень боковой при фазовой модуляции. Вот этот уровень и меряли, изменяя частоту и мощность меньшего сигнала.

[GAin]

Dr.Drew, очень интересный способ придумали ваши военные для определения вносимой кратковременной нестабильности частоты... ИМХО, это никуда не годится. Двухчастотным методом измеряется вообще-то уровень интермодуляционных искажений 3-го порядка.
Они случайно не оставляли Вам "формулу изобретения" ихнего? Интересно было бы почитать.

Вобще-то, уровень ФШ анализатора, при поверке, можно так сказать "оценить" по паразитной ЧМ (если она укладывается, значит считается, что приведенные ТХ по СПМФШ в норме) и делается это при помощи одного генератора. Правда при этом эта паразитная ЧМ должна быть приведена как характеристика АС, надо знать крутизну спада АЧХ фильтров АС, ну и соотв. генератор надо выбирать не хуже.

[vhk]

Dr.Drew, очень интересный способ придумали ваши военные для определения вносимой кратковременной нестабильности частоты... ИМХО, это никуда не годится. Двухчастотным методом измеряется вообще-то уровень интермодуляционных искажений 3-го порядка...

Как, например, на картинке IMD -105 дБ.
А как после всего вышеизложенного быть с достоверностью измерений "фазовых шумов".
Вдруг у Agilent где то в формуле "запятую" не там поставили?
vhk.

[Aner]

vhk вы опять со своим показометром. И что за dB (V, W?) у вас на картинке? и на какой нагрузке? И почему пол шума ~ -162? Можете внятно пояснить?

[Dr.Drew]

Интермодуляционные искажения меряются по дополнительным палкам. Тогда измеряли уровень побочной спектральной составляющей, даваемой меньшим сигналом. Ничего странного я в этом не вижу. Математика этих двух сигналов даёт амплитудную и фазовую модуляцию с модулирующей частотой равной разностной между подаваемыми сигналами. Индекс и глубина модуляции считаются очень просто. Измеритель подавляет амплитудную компоненту, в силу своей природы, и остаётсятолько фазовая. Уровень составляющей жёско связан с соотношением уровней сигналов на входе прибора.

[khach]

Как, например, на картинке IMD -105 дБ.
А как после всего вышеизложенного быть с достоверностью измерений "фазовых шумов".
Вдруг у Agilent где то в формуле "запятую" не там поставили?

Относительно ЧЕГО 105 дБ? Интегрируется ли энергия сигнала при выводе на экран, если спектральных точек больше чем точек на экране? Пересчитывается ли эта амплитуда к нормированной полосе 1Гц? Ответьте на эти вопросы а лучше выкиньте этот шмелевский показометр, в котором калибровки просто не предусмотренны. Если есть исходники длинного фурье и желание попрограммировать- давайте напишите нормальный калибруемый анализатор, с математикой поможем. Все будут только благодарны.

[vhk]

...лучше выкиньте этот шмелевский показометр, в котором калибровки просто не предусмотренны. Если есть исходники длинного фурье и желание попрограммировать- давайте напишите нормальный калибруемый анализатор, с математикой поможем. Все будут только благодарны.

105 дБ относительно максимального уровня интермодуляционных искажений, смотрите на спектре.
Почему такое предубеждение к ПО Шмелева.
Исходников "длинного фурье" у меня нет.
Автор темы уже наверное выбрал для отчета "единицы измерения фазового шума" в дБс/Гц.
vhk.

Сообщение отредактировал vhk - Oct 31 2009, 01:35

[Allexiy]

105 дБ относительно максимального уровня интермодуляционных искажений, смотрите на спектре.
Почему такое предубеждение к ПО Шмелева.
Исходников "длинного фурье" у меня нет.
Автор темы уже наверное выбрал для отчета "единицы измерения фазового шума" в дБс/Гц.
vhk.

Автор темы выбрал - дБн/Гц, только вот еще пытается найти какие-нибудь нормативные документы, чтобы доказать свою правоту перед "научным советом".

P.S. Проблема заключается в том, что на предприятии (до покупки специальных приборов Agilent) уровень шума прописывался как дБ/кГц, но на мой взгяд это не совсем информативная запись. Вот и пытаюсь найти документ, чтобы официально, не боясь показать свою некомпетентность перед "корефеями науки" доказать свою правоту.

[DASM]

Приезжал к нам тут летом один парень из военного метрологического института прибор поверять. Интересно было на это смотреть. Брали два сигнала с близкими частотами и разницей в уровнях в несколько десятков дБ. Суммировали их на сплиттере и подавали на вход прибора. Как все вы знаете, такую комбинацию сигналов можно разложить на комбинированные фазовую и амплитудную модуляции и посчитать уровень боковой при фазовой модуляции. Вот этот уровень и меряли, изменяя частоту и мощность меньшего сигнала.

Я понимаю что 8 лет прошло топику, но можно подробнее , какая математика имеется в виду?

[Sokrat]

Измеритель подавляет амплитудную компоненту, в силу своей природы, и остаётсятолько фазовая.

Извиняюсь за некомпетентность. Можно по-подробнее, почему анализатор спектра "подавляет амплитудную компоненту, в силу своей природы" Не очень понятно.

[vhk]

Можно по-подробнее, почему анализатор спектра "подавляет амплитудную компоненту, в силу своей природы" Не очень понятно.

Прибор о котором идёт речь в сообщении: Agilent E5052B. Это многофункциональный прибор, в случае измерения фазовых шумом прибор не работает в как анализатор спектра. Для измерения фазовых шумов исследуемого сигнала прибор работает в режиме "Фазового детектора" (это очень упрощённо). Метод измерения состоит в том, что сигнал подаётся на смеситель, на гетеродинный порт этого же смесителя подаётся сигнал гетеродина с фазовым сдвигом 90 градусов. В результате, на выходе смесителя (фактически фазовый детектор) уровень несущей сигнала подавлен, фазовые шумы после смесителя усиливаются и подаются на АЦП для дальнейшей обработки.
С помощью анализатора спектра так же можно измерять фазовые и амплитудные шумы. В этом случае сигнал подаётся на АЦП, далее следует математическая обработка, "весь сигнал" перемножается на несущую со сдвигом на 90 градусов -фазовые шумы или без сдвига -амплитудные шумы. Боле подробно можно посмотреть в разделе "справка" программы. Пояснения на рисунке.



Сообщение отредактировал vhk - Jul 31 2017, 07:12

[DASM]

Прибор о котором идёт речь в сообщении: Agilent E5052B. Это многофункциональный прибор, в случае измерения фазовых шумом прибор не работает в как анализатор спектра. Для измерения фазовых шумов исследуемого сигнала прибор работает в режиме "Фазового детектора" (это очень упрощённо). Метод измерения состоит в том, что сигнал подаётся на смеситель, на гетеродинный порт этого же смесителя подаётся сигнал гетеродина с фазовым сдвигом 90 градусов. В результате, на выходе смесителя (фактически фазовый детектор) уровень несущей сигнала подавлен, фазовые шумы после смесителя усиливаются и подаются на АЦП для дальнейшей обработки.
С помощью анализатора спектра так же можно измерять фазовые и амплитудные шумы. В этом случае сигнал подаётся на АЦП, далее следует математическая обработка, "весь сигнал" перемножается на несущую со сдвигом на 90 градусов -фазовые шумы или без сдвига -амплитудные шумы. Боле подробно можно посмотреть в разделе "справка" программы. Пояснения на рисунке.

Ну понятно, а как насчет -
Речь о "Математика этих двух сигналов даёт амплитудную и фазовую модуляцию с модулирующей частотой равной разностной между подаваемыми сигналами."
Короче суть ясна, в анализаторе стоит ограничитель, (или фазовый детектор работает им). Подали два блзких сигнала, и на нелинейности это самый закакали спетр интересущей палки туевой хучей интермодуляционных искажений. Так бы и писали, только меня терзают смутные сомнения что все их уровни так уж хорошо считаются, ну да ладно, в математике не силен

Эскизы прикрепленных изображений

 

[vhk]

Ну понятно, а как насчет

Похоже, что не понятно

Короче суть ясна, в анализаторе стоит ограничитель, (или фазовый детектор работает им). Подали два блзких сигнала, и на нелинейности это самый закакали спетр интересущей палки туевой хучей интермодуляционных искажений.

ИМД искажения в "качественном" смесителе могут быть менее -120 дБ. Речь изначально шла о измерителе фазовых шумов и проверке правильности измерений. Фазовые шумы имитируют двумя сигналами. Один из сигналов имитирует уровень несущей, второй сигнал меньшего уровня имитирует уровень фазового шума. На смеситель подавал сигналы частотой 14, 0141 МГц и 14,0145 МГц с заданной разницей в уровнях. Верхнее окно спектр сигналов, нижнее окно спектр фазовых шумов. Пояснения на рисунке. По идее, если прибор работает "правильно", то уровень фазового шума равен уровню меньшего из сигналов минус 3 дБ, где 3 дб уровень амплитудного шума. Априори считается что в полной мощности шума "половина" амплитудный шум.

[Corner]

IMD за -120 дБ? А можно схемку такого смесителя? Лучше -80 дБ не представляю себе. Особенно, по нечетным гармоникам.

[vhk]

IMD за -120 дБ? А можно схемку такого смесителя?

Можно, по ссылке схема и измерения
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5...ll=1#post925299
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5...ll=1#post836070

Лучше -80 дБ не представляю себе. Особенно, по нечетным гармоникам.

Речь не о гармониках. Обсуждаются IMD искажения. Смесители на ключевых микросхемах, диапазон применения до 100 МГц. С этими же смесителями все измерения фазовых и амплитудных шумов.

Сообщение отредактировал vhk - Jul 31 2017, 14:32

[DASM]

Для чего нужна несущая, близкая по частоте, которую сложением подмешивать надо? Вообще вопрос dr.dew был, но смотрел лет прошло, может и не читает.

[vhk]

Для чего нужна несущая, близкая по частоте, которую сложением подмешивать надо?

Затем что одна "несущая" имитирует несущую сигнала, а вторая "несущая" имитирует фазовый шум. Подробно в пост 28.

Вообще вопрос dr.dew был, но смотрел лет прошло, может и не читает.

Напишите ему в личку.