+
Kolekcijos

Kaip išmatuoti fazinį triukšmą naudojant spektro analizatorių

Kaip išmatuoti fazinį triukšmą naudojant spektro analizatorių

Šiandienos spektro analizatoriai yra labai efektyvi priemonė faziniam triukšmui lengvai ir tiksliai patikrinti, ir jie gali būti daug lengvesni ir tikslesni, nei naudojant metodus naudojant kitas elektronikos bandymo priemones.

Šie elektronikos bandymo prietaisai dažnai suprojektuoti taip, kad į programinę įrangą būtų įtrauktos įprastos procedūros, kad būtų dar lengviau atlikti bandymus. Spektro analizatorius, lyginant su kitais metodais, naudojant skirtingų formų bandymo įrangą, suteikia ne tik patogesnį fazinio triukšmo matavimo metodą, bet ir paprastai yra tikslesnis.

Fazinio triukšmo, kaip daugelio RF įrenginių, parametro svarba tampa vis didesnė, nes dėl blogo fazinio triukšmo našumo ne tik gali padidėti duomenų klaidos, bet ir sukelti kitų kanalų vartotojams trukdžius.

Atitinkamai projektavimo metu reikia atlikti daugelio skirtingų tipų elektronikos įrangos triukšmo matavimus. Tai gali būti taikoma daiktams iš mobiliųjų telefonų, mazgams / įrenginiams, naudojamiems daiktų internetui, daiktų internetui, mažo nuotolio belaidžio ryšio, radijo ryšio įrangai ir daugeliui kitų daiktų.

Dėl daugybės elementų, kuriems gali reikėti atlikti fazinio triukšmo matavimus, reikia patogaus būdo tai pasiekti, o spektro analizatorius yra ideali bandymo priemonė šiam poreikiui įvertinti.

Kas yra fazinis triukšmas

Fazinis triukšmas atsiranda dėl trumpalaikių bet kokio signalo fazių svyravimų. Tai vadinama faziniu drebėjimu ir matuojama tiesiogiai radianais.

Fazinis virpėjimas pasireiškia signalu kaip šoninės juostos, išsiskleidusios abiejose pagrindinio signalo pusėse. Tai vadinama vieno šoninio juostos faziniu triukšmu, ir taip pažiūrėjus, ją lengviau vizualizuoti ir išmatuoti.

Fazinis triukšmas yra svarbus dėl daugelio priežasčių:

  • Pablogėja duomenų perdavimo našumas: Daugumoje duomenų perdavimo, pvz., Naudojamų koriniam ryšiui, „Wi-Fi“ ir daugeliui kitų programų, naudojamos moduliacijos formos, kurios naudoja fazę kaip dalį modulio arba visą moduliavimo techniką. Bet koks fazinis triukšmas sumažins skirtumą tarp skirtingų būsenų ir paveiks signalo paraštes bei atsirandančius bitų klaidų rodiklius. Tai reiškia, kad svarbu, kad visi vietiniai osciliatoriai veiktų gerai.
  • Gretimų kanalų trukdžiai: Fazinis triukšmas pasklinda abiejose pagrindinio signalo pusėse ir gali patekti į netoliese esančius kanalus, trukdydamas kitiems vartotojams. Todėl, siekiant užtikrinti, kad trukdžiai nėra problema, turi būti laikomasi tam tikrų ribų, įskaitant fazinį triukšmą.

Fazinis triukšmas matuojamas kaip triukšmo galia tam tikrame pralaidumo diapazone. Standartas yra 1Hz pralaidumas. Nors matavimas gali būti atliekamas platesniu pralaidumu, jį galima lengvai konvertuoti į 1Hz pralaidumo vertę.

Be to, triukšmo vertė yra susijusi su nešiklio lygiu. Nurodytas decibelų skaičius ant laikiklio. Tai nurodanti standartinė santrumpa yra dBc.

Galiausiai reikia nurodyti laikiklio poslinkį, nes keičiantis laikiklio poslinkiui, triukšmo lygis skiriasi.

Tai tipinė specifikacija cituojama decibelais žemyn ant nešiklio 1Hz dažnių juostos pločiu tam tikru dažnio poslinkiu, t. Y. DBc / Hz esant xx kHz poslinkiui.

Pastaba dėl fazinio triukšmo:

Fazinis triukšmas susideda iš mažų atsitiktinių signalo fazės sutrikimų, t. Y. Fazės virpėjimo. Šie trukdžiai yra fazinė moduliacija, todėl susidaro triukšmo šoninės juostos. Jie skleidžiasi abiejose pagrindinio signalo pusėse ir gali būti pavaizduoti spektro analizatoriuje kaip vienos pusės juostos fazinis triukšmas.

Skaitykite daugiau apie Fazinis triukšmas.

Būtinosios fazinio triukšmo matavimo sąlygos

Pagrindinis bet kokio fazinio triukšmo matavimo naudojant spektro analizatorių reikalavimas yra tas, kad jo dreifas turėtų būti žemas, palyginti su šlavimo greičiu. Jei osciliatoriaus dreifo lygis yra per didelis, matavimo rezultatai negalios.

Tai reiškia, kad ši technika idealiai tinka matuoti dažnio sintezatorių fazinio triukšmo lygius, nes jie užfiksuoti stabiliame atskaitos taške, o dreifo lygis yra labai žemas.

Daugelis laisvai veikiančių osciliatorių nėra pakankamai stabilūs, kad galėtų naudoti šią techniką. Dažnai juos reikėtų kažkaip užfiksuoti prie atskaitos, ir tai pakeistų fazinio triukšmo charakteristikas bent dalyje spektro.

Be to, spektro analizatoriaus fazinio triukšmo rodikliai turi būti geresni nei bandomojo elemento, kitaip bandymu bus matuojama spektro analizatoriaus fazinio triukšmo charakteristika.

Nors tai nėra būtina, tai padeda, jei spektro analizatorius turi fazinio triukšmo matavimo rutiną. Daugelis šiuolaikinių bandymo prietaisų turi šias įprastas procedūras ir t gali būti labai naudinga.

Kaip išmatuoti fazinį triukšmą spektro analizatoriumi

Nors fazinio triukšmo matavimo būdų yra daug, paprasčiausia naudoti spektro analizatorių.

Iš esmės analizatorius yra prijungtas prie bandomo įrenginio išėjimo per bet kurį tinkamą slopintuvą, reikalingą analizatoriaus galiai sumažinti (jei bandomo įrenginio išėjimo galia yra didelė).

Kai kuriais atvejais gali tekti užfiksuoti analizatoriaus ir bandomo įrenginio osciliatoriaus etalonus. Tokiu būdu nebus signalo dreifo, kuris gali būti problema uždarant matavimus.

Tada analizatorius nustatomas taip, kad matuotų signalo lygį iš nešlio - dažnai tai gali būti nuo nešiklio iki 1 MHz ar galbūt didesnio dažnio. Geriausia iki taško, kur triukšmas pasiekė triukšmo grindis.

Analizatoriaus pralaidumas turi būti nustatytas taip, kad būtų pasiekta gera pusiausvyra tarp nuskaitymo skiriamosios gebos ir laiko, kurio reikia nuskaitymui atlikti. Tada triukšmo lygį galima konvertuoti į nustatytą 1Hz dažnių juostoje.


Analizatoriaus filtro ir detektoriaus charakteristikos

Spektro analizatoriaus filtro ir detektoriaus charakteristikos turi įtakos fazinio triukšmo matavimo rezultatams.

Vienas iš pagrindinių klausimų yra spektro analizatoriuje naudojamo filtro pralaidumas. Analizatoriuose nėra 1 Hz filtrų, ir net jei jie atliktų matavimus 1 Hz dažnių juostos pločio filtru, juos atlikti užtruks per ilgai. Atitinkamai naudojami platesni filtrai ir triukšmo lygis sureguliuojamas pagal tuos lygius, kurie būtų nustatyti, jei būtų naudojamas 1 Hz dažnių juostos pločio filtras.

Norėdami sureguliuoti filtro pralaidumą, galite naudoti paprastą formulę:

L1Hz=Lfiltras-10žurnalas10(BW1)

Kur:
L1Hz = lygis 1 Hz dažnių juostoje, t. y. normalizuotas iki 1 Hz, paprastai dBm
Lfilt = filtro pralaidumo lygis, paprastai dBm
BW = matavimo filtro pralaidumas, Hz

Kadangi filtro forma nėra visiškai stačiakampio formos ir turi ribotą nuriedėjimą, tai turi įtakos transformacijai, kad triukšmas būtų 1Hz dažnių juostos pločio. Paprastai, norint užtikrinti teisingą transformaciją, reikia įtraukti žinomą naudojamo filtro veiksnį.

Detektoriaus tipas taip pat turi įtakos. Jei vietoj RMS detektoriaus naudojamas mėginių ėmimo detektorius ir pėdsakas vidutiniškai apskaičiuojamas per siaurą pralaidumą arba kelis matavimus, nustatoma, kad triukšmas bus nepakankamai įvertintas.

Šių ir kitų veiksnių koregavimai paprastai pritaikomi spektro analizatoriuje, o į programinės įrangos galimybes dažnai įtraukiama speciali triukšmo matavimo fazė.

Fazinio triukšmo matavimo atsargumo priemonės

Matuojant fazės triukšmą spektro analizatoriumi, reikia atsiminti keletą svarbių atsargumo priemonių

  • Užtikrinkite, kad negalima pakelti išorinio triukšmo: Spektro analizatorius matuoja vienos pusės juostos fazinį triukšmą, todėl bet koks esamas amplitudės triukšmas tai pridės ir pablogins rezultatą. Įsitikinkite, kad analizatorius negali priimti išorinio triukšmo:
    • Naudokite ekranuotus laidus: Visiems signalo sujungimams naudokite ekranuotus laidus
    • Laikykite atokiau nuo triukšmo šaltinių: Įsitikinkite, kad bandymo sistema su bandomuoju įrenginiu yra toli nuo bet kokių trukdžių šaltinių. Kadangi kai kuriems dažniams matuojamas signalo lygis bus labai žemas, net ir nedidelis paėmimo kiekis gali sukelti klaidingus rezultatus
    • Patikrinta patalpa? Jei yra radijo dažnių ekranuotas kambarys, gali būti įmanoma tai naudoti bandymui atlikti, užtikrinant, kad nebūtų trukdžių.
  • Paleiskite bandomą įrenginį iš tinkamo maitinimo šaltinio: Maitinimo šaltinis gali žymiai pakeisti RF grandinės triukšmo efektyvumą. Įsitikinkite, kad naudojamas įrangos maitinimo šaltinis arba bent vienas, kurio veikimo lygis yra toks pat. Perjungimo maitinimo šaltiniai dažnai sukelia daugiau triukšmo nei analoginiai linijiniai, todėl tai reikėtų atsiminti.
  • Užtikrinkite, kad analizatoriaus veikimas būtų tinkamas: Yra du pagrindiniai klausimai; būtent spektro analizatoriaus fazinis triukšmas ir dinaminio diapazono veikimas:
    • Spektro analizatoriaus fazės triukšmo rodikliai: Signalams, kurių fazinio triukšmo lygis yra labai žemas, gali būti, kad bandomas blokas gali priartėti prie analizatoriaus veikimo. Šiuo atveju analizatoriaus osciliatoriaus fazinis triukšmas padidins bandomojo signalo garsą ir tai iškraipys rezultatą. Norėdami to išvengti, įsitikinkite, kad analizatoriaus fazinio triukšmo rodikliai yra bent 10 dB geresni nei bandomo įrenginio.
    • Spektro analizatoriaus dinaminis diapazonas: Spektro analizatoriaus dinaminio diapazono veikimas taip pat turi būti pakankamas. Analizatorius turi sugebėti pritaikyti nešiklio lygį ir labai žemą triukšmo lygį, esantį toliau nuo laikiklio. Lengva patikrinti, ar šiluminis triukšmas yra problema. Signalo šaltinio fazinio triukšmo pėdsakus galima paimti ir išsaugoti. Naudojant lygiai tuos pačius nustatymus, bet be signalo, matavimą galima pakartoti. Jei susidomėjimo metu yra aiškus skirtumas tarp šių dviejų, tada analizatoriaus šiluminis triukšmas nepagrįstai neturės įtakos matavimui.

Naudodamiesi šiomis ir kitomis tinkamomis atsargumo priemonėmis, galite užtikrinti labai gerus rezultatus, kai naudojate spektro analizatorių faziniam triukšmui matuoti.

Spektro analizatoriai yra idealūs bandymo prietaisai atliekant fazinio triukšmo matavimus. Kadangi daugelyje šiuolaikinių didelio našumo analizatorių jau yra įprasta atlikti šiuos bandymus bet kuriame RF projekte ar bandymo scenarijuje, matavimus ne tik lengva atlikti, bet ir patikima.

Atsižvelgiant į fazinio triukšmo matavimų griežtumą, šiuos matavimus gali atlikti ir aukščiausio lygio bandymo prietaisai, kuriuose įdiegta įprasta tvarka. Nepaisant to, galima atsargiai naudoti kitus apatinio galo spektro analizatorius, kad būtų galima įvertinti grandinių, režimų ir sistemų fazinio triukšmo rodikliai, jei yra suprantami bandymo apribojimai.


Žiūrėti video įrašą: Audacity - triukšmo šalinimas audio įraše (Sausis 2021).