作者：rohde & schwarz 公司频谱仪产品经理 wolfgang wendler博士

    引言

    无线传输的收发模块的性能主要取决于所用本振的相位噪声，因此模块特性的准确测量，特别是相位噪声的测量，是进行有效通信和广播的基本保证。在常用的相位测量应用中，一台频谱分析仪通常可以满足测试要求。但是，如果需要更大的动态范围、更高的测量精度以及更多的灵活性时，基于锁相环(pll)的测量法更适合相位噪声的测量。信号源分析仪fsup在一台仪表上集合了这两种功能：一台50ghz的高性能频谱分析仪fsu，同时具备基于锁相环测量法的相位噪声测量功能。

    基于锁相环法测量相位噪声

    通常，基于锁相环法测量相位噪声非常复杂，而测量的校准工作更为麻烦。fsup为客户大大地简化了整个测量步骤，使得相位噪声的测量只需一个按键。此外，用户可以选择外部或内部参考源，也可以选择任一种参考源和比较器。然而，更多的应用是利用内部比较器和内部参考源进行测量， fsup将这样的测量方式设置为默认方式，当然用户也可通过简易的菜单选择其它测量方式。

    图1 利用鉴相器法测量相位噪声－信号频率、电平以及残余噪声的同时显示

    仪器中的预测量功能会测量振荡器的所有重要参数，比如功率和调谐斜率等。然后fsup将自动选择理想的测量参数。根据输入频率的不同，仪器利用内部的频率倍频器使内部参考源工作在一个理想的范围内。同时，用户也可以改变预置的参数。频率偏移范围以及其它一些测量设置参数，像带宽、滤波器类型、平均次数等同样容易设置。菜单的设置跟应用固件fs-k40相类似，从而使得操作非常简单。

    当开始测量相位噪声时，屏幕上会显示“locked”或者“unlocked”表明锁相环是否锁定，如果已经锁定则测量可以开始。环路带宽可以根据需要而改变，同时在测量过程中鉴相器的电压输出会在屏幕上显示。用户可以选择以下其一功能：显示所有的杂散分量(像由ac频率干扰或鉴相频率引起的杂散)或者是消除所有的或特定指明的干扰分量。同时，fsup也可以显示完整的参数(像残余调频/调相或者是rms抖动等)。计算范围包括整个测试范围内，而综合限制可以由用户来设置。

    为了保证能准确测量振荡器的相位噪声，内部参考源的相位噪声相对于被测件来说必须要小到可以忽略的程度。fsup内部参考源提供极好的相位噪声特性以满足测试需求。输出频率为640mhz，偏离载波10khz时相位噪声为-136dbc/hz，偏离载波10mhz时为-165dbc/hz。

    图2：内部源相对于不同输入频率的相位噪声

    利用互相关技术降低相位噪声

    安装fsup－b60选件后，信号源分析仪就配备了两路平衡接收通道。这种对称结构可以对两路通道进行互相关运算，通过这样的运算可以消除两路参考源的非相关固有噪声。混合的分量可以通过平均来消除，最终剩下的只有被测件的固有噪声，这使灵敏度不再局限于内部参考源的固有相位噪声。测量的改善程度主要决定于平均的次数，而最大可以改善达20db。

    图3 互相关技术提高相位测量的灵敏度的原理

    顶级的频谱分析仪功能

    信号源分析仪fsup整合了一台50ghz高性能频谱分析仪。用户可利用频谱仪直接测量相位噪声，这种测试方法的灵敏度决定于频谱边带的功率谱密度。缺点是显而易见的：需要更长测量时间、灵敏度较低、测量动态范围较小；在频谱仪模式下无法应用互相关技术，也不能区分幅度噪声和相位噪声，杂散的计算或消除也更为复杂。然而，其优点也很明显，可以获得很大的测量频率偏移。因此，