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Wenzel Oscillator內部的相位噪聲測量系統
Wenzel Oscillator內部的相位噪聲測量系統
我們在很多關于振蕩器的技術文章中,基本都會有提到相位噪聲這個專業名詞,那么什么是相位噪聲呢?其實指的就是系統中在各種噪聲的作用下引起的系統輸出信號相位的隨機變化,是石英晶體振蕩器重要的技術指標,相位噪聲越小越好.幾十年來,無數的晶體制造商都想研發出,可以讓晶振產品相位噪聲更低的技術,以目前的技術來說,基本上可以說是達到了,但仍有很大的上升空間.Wenzel晶振公司是這方面的佼佼者,專門設計和制造各種高性能,低相噪的振蕩器產品.
Wenzel晶振公司使用了多種內部系統來測量相位噪聲,其中包括具有卓越噪聲性能的新型501-12922B型:
測量技術將被測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行比較,普通的PLL將兩個振蕩器的相對相位保持為正交,以便將小的相位變化轉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,但時間常數應設置得足夠長,以保留所需的最慢相位變化,混頻器的輸出通過低通濾波器連接,以將RF頻率阻斷至鎖相放大器和信分析儀.信號分析儀給出了音頻噪聲的功率譜密度,可以通過除以混頻器的相位斜率(伏特/弧度)將其輕松轉換為相位噪聲.
混頻器的相位斜率可能通過多種方式確定,包括在示波器上觀察節拍音或將已知頻率調制應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行放大,我們的定制放大器展現出低于1nV/root-Hz的低至10Hz,而我們的定制混頻器表現出相似的性能,其相位斜率接近1伏/弧度或更高.早期工程師的設置如下所示:
該工作臺具有一個低噪聲放大器/PLL(左下白框),其環路組件易于更改,背板包括特殊的低噪聲電源,多功能儀表,電調諧增益電位器和故障排除音頻放大器/揚聲器.參考振蕩器和乘法器鏈位于混頻器的一側,另一側等待要測量的源.分析儀位于上方的高架子上,以使嘈雜的監視器遠離振蕩器.該電源具有位于地面的屏蔽變壓器,以使磁場遠離貼片石英晶振,當需要更好的篩選時,設計者可以撤退到其中之一:
另一個生產系統成功地將電源與放大器合并到機箱中:
特殊的電源變壓器和仔細的接地幾乎消除了與線路相差的雜散,通常需要特殊的設置來測試各種環境條件下的相位噪聲,包括溫度,振動甚至是高真空,以進行空間模擬(以下兩個系統).
新的振動系統可以測試大型組件或儀器,下圖顯示了一個安裝在垂直測試臺上的微型振蕩器,以及一個在滑動臺上的特殊夾具.
Wenzel Oscillator內部的相位噪聲測量系統
