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Wenzel Oscillator內(nèi)部的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)
Wenzel Oscillator內(nèi)部的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)
我們?cè)诤芏嚓P(guān)于振蕩器的技術(shù)文章中,基本都會(huì)有提到相位噪聲這個(gè)專業(yè)名詞,那么什么是相位噪聲呢?其實(shí)指的就是系統(tǒng)中在各種噪聲的作用下引起的系統(tǒng)輸出信號(hào)相位的隨機(jī)變化,是石英晶體振蕩器重要的技術(shù)指標(biāo),相位噪聲越小越好.幾十年來(lái),無(wú)數(shù)的晶體制造商都想研發(fā)出,可以讓晶振產(chǎn)品相位噪聲更低的技術(shù),以目前的技術(shù)來(lái)說(shuō),基本上可以說(shuō)是達(dá)到了,但仍有很大的上升空間.Wenzel晶振公司是這方面的佼佼者,專門(mén)設(shè)計(jì)和制造各種高性能,低相噪的振蕩器產(chǎn)品.
Wenzel晶振公司使用了多種內(nèi)部系統(tǒng)來(lái)測(cè)量相位噪聲,其中包括具有卓越噪聲性能的新型501-12922B型:
測(cè)量技術(shù)將被測(cè)振蕩器的相位與具有相似或卓越噪聲性能的參考振蕩器進(jìn)行比較,普通的PLL將兩個(gè)振蕩器的相對(duì)相位保持為正交,以便將小的相位變化轉(zhuǎn)換為混頻器輸出端的晶振電壓變化.盡管PLL一直在努力消除這些相位變化,但時(shí)間常數(shù)應(yīng)設(shè)置得足夠長(zhǎng),以保留所需的最慢相位變化,混頻器的輸出通過(guò)低通濾波器連接,以將RF頻率阻斷至鎖相放大器和信分析儀.信號(hào)分析儀給出了音頻噪聲的功率譜密度,可以通過(guò)除以混頻器的相位斜率(伏特/弧度)將其輕松轉(zhuǎn)換為相位噪聲.
混頻器的相位斜率可能通過(guò)多種方式確定,包括在示波器上觀察節(jié)拍音或?qū)⒁阎l率調(diào)制應(yīng)用于參考石英振蕩器.從混頻器輸出的噪聲可能非常低,需要在頻譜分析儀之前進(jìn)行放大,我們的定制放大器展現(xiàn)出低于1nV/root-Hz的低至10Hz,而我們的定制混頻器表現(xiàn)出相似的性能,其相位斜率接近1伏/弧度或更高.早期工程師的設(shè)置如下所示:
該工作臺(tái)具有一個(gè)低噪聲放大器/PLL(左下白框),其環(huán)路組件易于更改,背板包括特殊的低噪聲電源,多功能儀表,電調(diào)諧增益電位器和故障排除音頻放大器/揚(yáng)聲器.參考振蕩器和乘法器鏈位于混頻器的一側(cè),另一側(cè)等待要測(cè)量的源.分析儀位于上方的高架子上,以使嘈雜的監(jiān)視器遠(yuǎn)離振蕩器.該電源具有位于地面的屏蔽變壓器,以使磁場(chǎng)遠(yuǎn)離貼片石英晶振,當(dāng)需要更好的篩選時(shí),設(shè)計(jì)者可以撤退到其中之一:
另一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)成功地將電源與放大器合并到機(jī)箱中:
特殊的電源變壓器和仔細(xì)的接地幾乎消除了與線路相差的雜散,通常需要特殊的設(shè)置來(lái)測(cè)試各種環(huán)境條件下的相位噪聲,包括溫度,振動(dòng)甚至是高真空,以進(jìn)行空間模擬(以下兩個(gè)系統(tǒng)).
新的振動(dòng)系統(tǒng)可以測(cè)試大型組件或儀器,下圖顯示了一個(gè)安裝在垂直測(cè)試臺(tái)上的微型振蕩器,以及一個(gè)在滑動(dòng)臺(tái)上的特殊夾具.
Wenzel Oscillator內(nèi)部的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)
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