Доброе %время_суток%, %имя_пользователя%!

При измерении фазового шума генератора с помощью анализатора спаектра нет никаких проблем, если собственный ф.ш. анализатора заведомо меньше ф.ш. исследуемого генератора. А как быть если оно не так? Измеряют же как-то ф.ш. хороших кварцевых генераторов, и пишут значения типа -150Дбц\Гц при отстройке, скажем, 10 кГц. Как? Чувствую, что все должно быть относительно просто и ответ должен лежать на поверхности.
Порядок величины который интересует - -120...-100 Дбц\Гц на отстройке 10 кГц, анализатор имеет предел те самые -100Дбц\Гц при данной отстройке.
Спасибо!

Я бы взял хороший АЦП, затактовал его от хорошего генератора, и дальше уже цифрой все делал.

Если фазовый шум выглядит, как боковые полосы , то , может, использовать режекторный фильтр?
Если подобрать кристалл точно на ту же частоту с хорошей добротностью, можно попробовать из него сделать...

Добавление: диапазон частот в котором надо мерить - от 200 до примерно 550 МГц.
Режекторный фильтр - нереально, ибо много фильтров надо, и непонятно как сделать режектор на, скажем, 200МГц с полосой подавления, скажем, 2-3 кГц.

Да, на таких частотах нереально...
Надо спектр вниз смещать , однако чем?
Тоже должен быть уж очень образцовый генератор...
Типа http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=13245
http://www.eltm.ru/index.sema?a=pages&id=435

А потом уже, наверное, можно и режекцию придумать...

Если бы было так просто измерять фазовый шум, конторы вроде Agilent давно бы разорились Одним из основных ограничений чувствительности измерителей является фазовый шум гетеродинов, используемых для преобразования "вниз". Для повышения чувствительности используют метод кросс-корреляции, когда обрабатываются данные с нескольких измерительных приемников (например E5052A того же Agilent). Хотя можно попытаться сделать и свой гетеродин с низкими фазовыми шумами и смеситель, а потом на АЦП. При измерениях кварцевых генераторов задача усложняется, так как требуется измерять шум на очень маленьких отстройках, там уже несколько другие приборы используются и стоят они недешево (на "Морионе", по-моему, применяется Timing Solutions).

Гетеродин вон на предыдущей ссылке, а был бы смеситель - дальше чем ниже, тем проще померить... На звуковых частотах своя рука-владыка, что хошь твори... отстроился точно 1:1 — и ФВЧ крутой вместо режекции...

Коррелятор- это диодный смеситель и кусок кабеля для задержки. Ну и еще фазосдвигатель малошумяший нужен (фагот). Можно по кросскорреляции двух VCO- нужен малошумящий фазовый детектор и малошумящий операционник. Ну и хорошая звуковая карта для оцифровки.
Вот тут скачайте семинар за 1985 год http://www.hparchive.com/seminar_notes.htm ну и остальные тоже до кучи. Фурье анализатор заменяетя аудиофильской (24 бит 96 или 192 ксемпла) аудиокартой (E-mu или что-то подобное) и программой типа SpectraPro, только прогу откалибровать надо по нч источнику сигнала.

Очень интересное "ретро" (http://www.hparchive.com...), но измерение фазового шума кварцевых генератров дело достаточно тонкое и сложное. Их фазовый шум обычно измеряют методом двух генераторов. Дорогущие приборы типа E5052A не очень хорошо для этого подходят,так как для подавления шума собственного гетеродина требуется сделать около 1000 измерений, а если отстройка от несущей мала (1...100 Гц), то измерения не могут быть проведены быстро. В результате мы будем измерять фазовый шум одного образца несколько часов, а то и десятков часов. У Agilent для кварцевых генераторов есть E5505A у Aeroflex PN9000, они в минимальной конфигурации будут подешевле.
Тому кто все-таки хочет попробовать сделать что-то самостоятельно прикрепляю схемку. Если к ней подключить советский СК4-56, то может быть, что-нибудь и получится.

Dima62
По указанной Вами ссылке
http://electronix.ru/forum/index.php?act=a...st&id=32387
просто схема малошумящего усилителя. И нет "самого главного" собственно принципиальной схемы с помощью которой Wenzel измеряет фазовые шумы своих кварцевых генераторов.
vhk.

ledum
Для калибровки и "единообразия измерений спектров" придерживаюсь методики описанной ниже.
При загрузке компьютера звуковая карта устанавливается в "состояние - заводские установки". Устанивливаю нужную частоту дискретизации. Положение "ручек" управления уровнем сигнала не МЕНЯЮ.
По умолчанию устанавливается настройка с максимальным уровнем сигнала 6dBV max, или максимальное значение входного сигнала 2 Вэфф. По шкале "децибел" Спектралаба это соответствует уровню -6 дБ. Это максимальный неискаженный уровень сигнала при вышеуказанных настройках. Уровню "0" дБ соответствует 4 вэфф. Уровень "шума"при 1 млн. точек и усреднении сигнала 200-500, -170 дБ или 12,6 нВэфф.


С ADFками не работал, у меня нет надо заказывать, но на чем показать работу петли ФАПЧ куторую Вы увидели на спектре думаю что не принципиально.

Смеситель на микросхеме FST3125 или на ADG774A с парафазным выходом для балансного входа звуковой карты.
Spectralab 17 версии.




Я в общем то и на этот форум попал потому что в поисковиках увидел измерение фазовых шумов с E5052B, т. е. Ваши измерения.

Генераторы по схеме разные. "Мой" стандартная емкостная трехточка на СВЧ транзисторе.
У фирмы БМГ хотел купить генераторы, но они перестали отвечать на письма. Мне то надо по 1-2 экземпляра, а им (БМГ) это наверное неинтересно.

Приобретал генераторы и есть в наличии от jauch
http://www.jauch.de/ablage/med_00000223_11..._en_JCO-3V3.pdf
на частоты 112 МГц, не сказал бы что "как грязи" обошлись по 9 у. е. за корпус.
После деления на 8 частота 14 МГц, опора на 14,022 МГц. Генератор очевидно "заточен" под малый джиттер. Любой "стандартный" кварцевый генератор на частоту 5-25 МГц по схеме емкостная трехточка на СВЧ транзисторе покажет уровень шума на 50 дБ меньше и "упрется" в линию шумов измерителя при прочих равных условиях.
vhk.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вы, видно, не поняли о чем я говорил. При тех параметрах петли, что я описывал формируются полки с более-менее известным шумом (при отсутствии промахов изготовления), хорошей повторяемостью и достаточно широкие, чтобы их можно было оценить, а ADF4001 - самая простая для программирования, если не считать ADF4007:), и достаточно шумная. С другой стороны, достаточно показательным оказался Ваш ФАП - это же надо ТАК зажать полосу, чтобы при ТАКОЙ малошумящей опоре получить ТАКИЕ шумы . То есть полезность метода для радиолюбителей Вами, можно сказать, доказана. Надеюсь, Вы это сделали нарочно .
Далее предложил взять шум резистора + шум входного каскада усилителя на 20.48 МГц и усилить до уровня, когда это уже можно достоверно измерить. Но я думаю, кому интересно, это уже проделали. Ваша методологическая неточность - попытка показать какой у Вас малошумящий генератор, вместо того, чтобы взять что-то шумящее с хорошо известным шумом, поэтому можно было бы предложить взять стандартный генератор, хотя бы Г4-107, Г4-158 ( с его ушками на 3 кГц) или импортный широко распространенный.
Опять-таки возвращаясь к смесителю, это что-то Н-типа или другой, а формирователь гетеродина - HC86?, извиняюсь за любопытство.
Удачи, ledum.

vhk, не вижу шумов генератора в описании. По-моему наши конторы ещё не вышли на такие объёмы роизводств, чтобы закрывать глаза на заказ двух штук. А вот то, что схемы разные, запутывает. Я не сразу полнял вашу мысль, что разные генераторы сравниваются. Хотя по картинке, цифры реальные.

Формирователи гетеродина на 74HC86 или 74AC86 как то мне не понравились. Наилучшие результаты с делением сигнала гетеродина на 2 или на 4 D- триггером. Но иногда применить деление невозможно. На схеме смеситель на FST3125 с парафазным выходом. Формирователь сигнала на триггерах без деления.
vhk.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Jauch как правило не приводит шумы на выпускаемые генераторы. Обычно приводят джиттер, и лишь на некоторые генераторы шумы, но в табличном виде в нескольких точках. Как-то пытался добиться у них информации по фазовым шумам, ничего из этого не вышло.

Dr.Drew
Подскажите название и характеристики АЦП применяемых в E5052B.
Если есть такая возможность.
vhk.

Пока возможности нет, к сожалению.

В сервисмануале на 5052B http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/E5052-90240.pdf тип ацп не указан. А сервисмануала со схемой (CLIP - component level) в свободном доступе нет. Но блок-схемы прибора там посмотреть можно.
Кстати vhk, не задумывались ли о построении самодельного измерителя на кросс-корреляторе, используя два канала аудиокарты? Надо то всего два одинаковых смесителя. И рекомендую все-таки перебраться со SpectraLaba на SpectraPlus- ведь это очень похожая программа, интерфейс пользователя идиентичен. Зато наличие языка скриптов и описанного DDE интерфейса позволяет сделать кросс-коррелятор чуть ли не средствами обычного эхеля.
Вопрос ко всем. А что использовать в качестве малошумящего фазовращателя для измерителя шумов? Пока ничего лучше чем "фагот" (колено из двух коаксиальных линий, одна часть которого может вдвигаться в другую) придумать неполучилось. Разве что приделать к нему привод от шагового мотора. Но для кросс-коррелятора нужны два фазовращателя. А второго "фагота" нет. Вот думаю мастырить воздушную коаксиальную линию из колен телескопической антенны. Что нибудь-можте посоветовать. Диапазон от сотен МГц до 4 ГГц.

khach
Мне ответили представители Agilent что АЦП имеет характеристики 12 бит, 250 МГц. Тип АЦП не разглашается. А узнать для понимания очень хочется.

Из одного стерео- канала звуковой карты в другой будет "сильный" пролаз. Думаю что нужно две отдельные звуковые карты. По вопросу как "сделать" на основе двух карт кросс-коррелятор буквально вчера "приставал" к знакомому очень хорошему программисту. Мне в одиночкку не осилить.
vhk.

Agilent, HP да и R&S ставят в большее количество приборов заказные АЦП. Также их АЦП не просты, заменить на похожие серийные не получиться.
С двумя картами хуже будет, чем с двумя каналами. У АЦП c двумя каналами параметры "пролаза" хоть нормируются.

Во всяком случае после недельной переписки появилась информация о 12 разрядах при 250 МГц. Пусть этот АЦП будет "идеальным" по всем метрологическим характеристикам, но точность АЦП в любом случае ограничена 12 разрядами, это "расплата" за широкополостность.
При измерении спектров звуковой картой с АЦП АК5394А "реальная разрядноть" - SFDR получается до 19-20 разрядов. Возможно и больше но не могу "создать" для проверки более идеальный сигнал.
Для измерений по методу кросс-корреляции что лучше - два канала и "пролазы" в одном корпусе АЦП или две одинаковых звуковых карты покажет только опыт. Кстати можно использовать и 4 канала если только в этом будет смысл.
vhk.

Насчет 12 разрядов это они вам могут сказать для вашего успокоения.
Так вы разобрались с децибелами или еще нет? если пишите это ... "реальная разрядноть" - SFDR получается до 19-20 разрядов.
SFDR в децибелах а не в разрядах. Разряды тут не причем.

SFDR --- Spurious-Free Dynamic Range - динамический диапазон, свободный от паразитных составляющих. Отношение мощности полезного узкополосного сигнала (несущей) к мощности наиболее мощной паразитной частотной составляющей. Обычно выражается в децибелах
Это определение вам понятно?

... делать опыт с картами не нужно, если почитать книжки, пощитать и подумать.

Aner
У Вас есть другие данные? Приведите.


Действительно в своем сообщении я допустил описку. Вместо SFDR следует читать: ENOB - Effective Number Of Bits.

Вы даете советы, а результаты полученные лично Вами применительно к обсуждаемой теме у Вас есть?
vhk.

В соседней ветке "о питании VCO фазовых шумах" было обсужение "фазовых шумов" кварцевых генераторов на КМОП микросхемах в сравнении с генераторами на транзисторах.
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...st&p=633930
О том что на этих микросхемах можно сделать генераторы с очень низкими "фазовыми шумами" был приведен такой аргумент:

Заказал и получил микросхемы " типа TinyLogic фирмы Fairchild" NC7WZ04P6X. Именно об этих микросхемах сообщал Dr.Drew
Собрал два генератора на микросхемах, кварцы 20,48 МГц и 20,50 МГц с разносом частот около 20 кГц и записал спектр в сравнении с генераторами на биполярных транзисторах в тех же условиях.
Выводы делать пока рано, первый опыт с генераторами на КМОП микросхемах.
vhk.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

vhk, поскольку у тебя сейчас есть макет генератора на биполярном транзисторе, попробуй припаять второй паралельно первому (база с базой и так далее) и померяй - без изменения резисторов, задающих режим и, если есть возможность - увеличив суммарный ток транзисторов.

На микросхеме шум высоковат получился. Цифра вроде реальная, но большая. Должно быть около -150 дБн на отстройке 1 кГц.

Вы назвали цифру для нормализованного шума в Ваших , Dr.Drew, измерениях прибором.
У vhk -140 dBc похоже в полосе порядка 0,1Hz (милион точек на 88кГц выборки)

Коллеги, речь о том, что два генератора в одинаковых условиях измерения показали на 20 дБ отличающийся уровень шумов. Наверное, при изменении полосы разница в уровне не изменится?

я вижу только на 10 разницу. В нормализованном к 1Гц уровню, очень вероятно что оба шума окажутся Выше чем у Dr.Drew, и какой тогда вывод делать? такой что vhk что-то спаял не так ?

Генератор очень критичен к контуру и к емкости на входе инвертора, особенно настройка контура влияет на уровень четных гармоник, наверное и на шумы. Тот, в котором разделены цепи обратной связи по ВЧ и постоянному току имеет несколько больший диапазон по подстройке по частоте ( http://electronix.ru/forum/index.php?showt...st&p=643283 ), но зато требует более точной настройки контура. Исходный генерит аки зверь, проверялся до 135 МГц - удобное средство для проверки работоспособности гармониковых кварцев .
2 vhk А у Вас генератор с контуром или просто на инверторе? Пытались менять конденсатор на входе инвертора и подстраивать контур, если он есть?

Genadi Zawidowski
Паять второй транзистор не стал. Просто подал более высокое напряжение на пару генераторов на BFG67.
При напряжении питания 7,5 В спектр "менее шумный" чем при питании 5 В, подбором режимов можно и ещё улучшить, но для сравнения данного спектра со спектром второй пары генераторов и этого более чем достаточно.
Схемы двух других генераторов на КМОП инверторах собраны по схеме и описанию Dr.Drew по ссылке
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...st&p=633362
резисторы пробовал 2 и 4 МОм.
кварцы такие же 20,5 МГц и 20,48 МГц то есть разница частот примерно 20 кГц.
в теж же условиях что и пара генераторов на биполярниках. Немного улучшить спектр получилось при питании 2,5 В.

тау
На моих "картинках" не спектры "спектральной плотности фазовых шумов" нормализрванных к полосе 1 Гц, а спектры сигнала "как есть". На спектрах сигнал, "шумы" как амплитудные так и фазовые, помехи, искажения и гармоники. Одним словом все что попадает на вход АЦП звуковой карты. Следует учитывать что генераторы как сигнала так и "опоры" одинаковы, поэтому "уровень шума" на данных спектрах надо уменьшать на 3 дБ. Абсолютный уровень сигнала на -20 дБ соответствует 0,4 Вэфф и этот уровень останется постоянным как при полосе 1,37 Гц (65 тыс. точек) так и при 0,08 Гц (1 млн. точек -2^20). Подав заведомо известный уровень сигнала можно проверить спектрограмму в любой точке.
ledum
Генератор на 1-Й гармонике.
Контуров нет.
vhk.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

То vhk
Трудноубираемый подвозбуд при напряжениях питания ниже 3.3В на NC7WZ04P6X я тоже видел...
Эта схема более интересна на гармониках кварцев. Но насчет фликер-шума у мосфетов у меня сомнения всегда остаются .

ledum
Пока спектры сигналов подтверждают что фликер-шум (1/f) у схем на КМОП выше чем у биполярника.
Какого либо иного объяснения я не вижу. Еще есть SN74AUC2G04 можно будет генератор на ней попробовать.
vhk.

vhk, какая амплитуда напряжения на кварце в транзисторной схеме и в схеме с NC7WZ04 ?

Попробуйте все-таки подсогласовать кварц - надо добавить только 2 элемента: резистор Ом на 56-75 от резистора 2Мом на вход инвертора и конденсатор 0.1 мкф из точки соединения этих резисторов на корпус.
Кстати, еще некоторые даннные, косвенно относящиеся к обсуждаемой проблеме - в приложении измерения фазовых шумов разных схем преобразования синуса в логические уровни из мануала на рубидиевый генератор.

Сделайте пожалуста так- при измерении запишите спектр как оверлей (в панеле спектралаба справа ). Тогда можно будет найти этот спектр на диске в директории overlay спектралаба с соответствующим номером оверлея. Это обычный текстовый файл: первая колонка- частота, вторая- амплитуда спектральной составляющей. Выложите их тут вместе со скриншотом. А мы вчитаем его экселем или оригином, сдвинем нуль на несущую, снормируем по полосе и получатся нормальные измерения. Если еще измерите обычным китайским вольтметром амплитуду несущей на входе аудиокарты- будет вообще замечательно.
Тогда можно будет сравнить данные с измеренными на приборах.

тау
Напряжение на кварце при 5 В питания примено 3 В от "пика до пика" в обоих схемах. Но емкость щупа 10 пФ сильно влияет на уровень напряжения на кврце.

ledum
За ссылки спасибо! С такой цепочкой генерации нет, у меня схема без контура, на 1-Й гармонике. Наилучшие результаты - минимальный шум при 2,5 В питания.

khach
Я так уже делал как Вы пишите, посмотрите по ссылке
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...st&p=659101
но на форуме ограничен размер файла для загрузки.
После сжатия оверлеи "весят" 6,4 Мб. На какой файлообменник разместить?

На входе (балансном) звуковой карты "китайский тестер" показывает 0,5-0,51 Вэфф.


Нет, без оговорок и допущений не получится. Вы не сможете "высчитать" "фазовый шум" и "амплитудный шум" по отдельности по данным из оверлея. Там фактически 512 тыс. значений уровня напряжения на 512 тыс. частотах.
vhk.

Для выяснения причин повышенного шума генератора на логике сделал такой опыт:
сигналы с генератороров на биполярных транзисторах подал через буферный каскад на
NC7WZ04. Форма спектра стала такой же как у генераторов на биполярнике, "шумов" в таком включении (буферный каскад, на вход смещение 1/2 питания) не добавилось.
vhk.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Инвертор может изгадить остаточный шум, чего кстати не произошло (или ваш прибор его не видит). Я говорю про шум около несущей. Высокий получился.

Куда и кому выложить оверлеи спрашивал ранее, желающих считать не нашлось.
Данные привел к виду "нормальные измерения".
На картинке спектр "шумов" двух генераторов.
vhk.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла