最新的相位噪声测试技术

7
www.agilent.com
安捷伦测试和测量技术支持、服务和协助 Agilent 公司的宗旨是使您获得最大效益，而同时将您的风险和问题减少到最低限度。
我们将努力确保您获得的测试和测量能力物有所值，并得到所需要的支持。我们广泛的支 持和服务能帮助您选择正确的 Agilent 产品，并在应用中获得成功。我们所销售的每一类仪 器和系统都提供全球保修服务。对于停产的产品，在 5 年内均可享受技术服务。“我们的承 诺”和“用户至上”这两个理念高度概括了 Agilent 公司的整个技术支持策略。
3
此技术基本上可以消除系统噪声。如图 3 所示，Agilent SSA 具有两个独立的 信号通道和内置基准源。E5053A 具有本地振荡器(LOs)，用来对信号进行下变频， 得到互不相关的信号。如果两个信号不相关，他们通过矢量加法电路后，来自基准 源的总噪声功率可以通过矢量平均来降低，同时，来自被测器件(DUT)的噪声信号 将凸显出来。噪声消除的程度，取决于做相关次数。做 100 次相关运算，可使噪声 平台下降 10 dB，做 10000 次相关运算，可使噪声平台下降 20 dB。
信号源特征参数测试
Agilent E5052A 信号源分析仪(SSA)与 E5053A 下变频转换器相结合，将信 号源的特征参数测试扩展到了微波频段，最高可达26.5 GHz。如图1所示，E5052A SSA提供在大多数信号源特征描述中都需要的四种独立的测试，包括: 相位噪声测 试，频率和功率测试，顺态特性测试和频谱分析。
E5052A SSA 采用了基准源 / 锁相环(PLL)技术，作为它最普遍的测试工具。 一些自由振荡器，如片上 VCO，会产生很大的载波漂移和很高的相位噪声，尤其 是在毫米波频段的应用中。这些振荡器有时会给测试带来困难，例如由鉴相器的饱 和造成的 PLL 失锁和(或)无效测试等。
Agilent 信号源分析仪利用最新的 Prescaler 技术克服了以上的障碍。如图 4 所示，在 E5053A 的 IF 输出信号路径上，增加了一对 Prescaler，它抑制了载波 信号中过大的频率漂移，从而使得 PLL 保持锁定。此技术还可以避免鉴相器在相 位噪声过大时出现饱和(见图 6a、6b)。
图 6. (a)不使用 Prescaler 技术时典型不稳定振荡器的信号质量 (b)使用 Prescaler 技术时的信号质量
6
Prescaler 的附加噪声也是一个重要的考虑因素。一些自由振荡器，如 YiG(钇 铁 - 石榴石)- 调谐振荡器(YTOs)，即使在载波漂移很大的情况下，也能在较宽的频 偏范围内具有相当好的相位噪声特性，此时，Prescaler的噪声平台就决定了测试的 灵敏度，特别是当频偏范围很大的时候。由于两个 Prescaler 的噪声之间是不相关 的，在互相关技术的帮助下，Prescaler 的附加噪声可以消除。如图 7 所示，互相关 技术起到了消除 Prescaler 附加噪声，使 DUT 本身的相位噪声显露出来的作用。
中信广场 66 层 07-08 室 电话: (020) 86685500 传真: (020) 86695074 邮编: 510613
成都分公司 地址: 成都市下南大街 2 号
天府绿洲大厦 0908-0912 室 电话: (028) 86165500 传真: (028) 86165501 邮编: 610012
用户至上 用户至上意味着 Agilent 公司将提供大量附加的专门测试和测量服务。您可以根据自
己的独特技术和商务需要来获得这些服务。通过与我们联系取得有关校准、有偿升级、超 过保修期的维修、现场讲解和培训、设计和系统组建、工程计划管理和其它专业服务，使 用户能有效地解决问题并取得竞争优势。经验丰富的 Agilent 工程技术人员能帮助您最大 限度地提高生产率，使您在 Agilent 仪器和系统上的投资有最佳回报，并在产品寿命期内 得到可靠的测量精度。
欢迎订阅免费的 安捷伦电子期刊
www.agilent.com/find/emailupdates 得到您所选择的产品和应用的最新信息。
Agilent Direct
www.agilent.com/find/agilentdirect 高置信地快速选择和使用您的测试设备解决方案
有关安捷伦开放实验室暨测量方案中心和安捷伦测试与测量技术认证, 请访问: www.agilent.com.cn/find/openlab
Agilent Open
Agilent Open 简化连接和编程测试系统的过程, 以帮助工程师设计、验证和制造电子产品。 Agilent 的众多系统就绪仪器, 开放工业软件, PC 标准 I/O 和全球支持, 将加速测试系统的开 发。要了解更详细的情况, 请访问: www.agilent.com/find/openconnect。
请通过 Internet、电话、传真得到测试 和测量帮助。 在线帮助: www.agilent.com/find/assist 热线电话: 800-810-0189 热线传真: 800-820-2816
安捷伦科技有限公司总部 地址: 北京市朝阳区建国路乙 118 号
招商局中心 4 号楼京汇大厦 16 层 电话: 800-810-0189
深圳分公司 地址: 深圳市高新区南区
黎明网络大厦 3 楼东区 电话: (0755) 82465500 传真: (0755) 82460880 邮编: 518057
西安办事处 地址: 西安市高新区科技路 33 号
高新国际商务中心 数码大厦 23 层 01-02 号 电话: (029) 88337030 传真: (029) 88337039 邮编: 710075
图 1. 信号源特征描述所需的四种测试 2
相位噪声灵敏度
E5052A SSA在微波频段提供非常高的相位噪声灵敏度(如图2)。分析仪采用 了独特的互相关技术(cross-correlation),不需要一个无噪声的基准源(在这一频段， 这样的基准源通常十分昂贵)，就可以提高相位噪声灵敏度。
图 2. 屏幕显示的 9.6 GHz 无噪声信号源测试结果
图 4. 毫米波相位噪声测试系统配置结构框图
图 5 是 110GHz 稳定信号源相位噪声测试的例子。一个在 E5052A 上运行的， 可直接使用的测试助理 VBA，简化了 E5053A 的参数设置过程。
图 5. 110 GHz 稳定信号源相位噪声测试示例 5
克服了自由振荡器相位 噪声测试技术中的难点
安捷伦科技香港有限公司 地址: 香港太古城英皇道 1111 号
太古城中心 1 座 24 楼 电话: (852) 31977777 传真: (852) 25069256
香港热线: 800-938-693 香港传真: (852) 25069233
Email: tm_asia@agilent.com
本文中的产品指标和说明可不经通知而更改 Agilent Technologies, Inc. 2006 出版号: 5989-5131CHCN
结论
图 7. 互相关技术对 Prescaler 噪声平台的作用
Agilent 信号源分析仪，专为微波和毫米波频段精确的相位噪声测试而设计。 它利用全新的互相关技术，无需使用昂贵的无噪声基准源，即可提高相位噪声灵敏 度。加入 prescaler 技术，克服了自由振荡器相位噪声测试中的困难，提供了精确 的测试结果。
图 3. 下变频器和 SSA 框图
4
将互相关技术拓展到毫米 波段
E5053A 利用两个独立的通路，对信号进行下变频，使信号从 RF 频段变换到 IF 频段。对于 26.5 GHz 以上的信号，可以增加一个功分器和两个外接的混频器， 以拓展互相wenku.baidu.com技术适用的频带范围。利用 Agilent 11970 系列谐波混频器，可处理 的频率范围可以扩展到 110 GHz。测试结构框图见图 4。
我们的承诺 我们的承诺意味着 Agilent 测试和测量设备将符合其广告宣传的性能和功能。在您选择
新设备时，我们将向您提供产品信息，包括切合实际的性能指标和经验丰富的测试工程师 的实用建议。在您使用 Agilent 设备时，我们可以验证设备的正常工作，帮助产品投入生产， 以及按要求对一些特别的功能免费提供基本的测量协助。此外，还提供一些自助软件。
2006 年 8 月 印于北京
(010) 65647888 传真: (010) 65647666 邮编: 100022
上海分公司 地址: 上海市西藏中路 268 号
来福士广场办公楼 7 层 电话: (021) 23017688 传真: (021) 63403229 邮编: 200001
广州分公司 地址: 广州市天河北路 233 号
Agilent E5052A SSA 和 E5053A, 最新的相位噪声测试技术
产品指南
引言
随着航空领域和军用雷达系统的发展，越来越高的需求不断地推进着现有测 试技术。特别是在微波和毫米波段的应用中，相位噪声测试已经越来越成为一个不 可回避的挑战。随之而来的，是来自防碰撞雷达，无限局域网(WLAN)以及超宽带 (UWB)等新兴通信市场的压力，这些新兴的技术，在微波到毫米波段达到了更高的 频带。