Современная электроника №6/2020

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2020 Измерения фазовых шумов импульсных сигналов с использованием анализаторов фазового шума R&S FSWP Часть 2 Рис. 11. Блок-схема радиотракта анализатора R&S FSWP В статье рассматриваются вопросы измерения фазовых шумов сигналов с импульсной модуляцией, широко применяемых в радиолокации. В первой части были проанализированы их спектральные особенности и теоретические ограничения, определяемые импульсным режимом работы устройств, рассмотрен метод цифровой фазовой демодуляции с кросс-корреляционной обработкой. Во второй части рассматриваются функциональные особенности анализаторов R&S FSWP. Авторы расскажут, как проводили измерения фазового шума сигнала с импульсной модуляцией с учётом десенсибилизации, а также измерения для импульсно модулированной несущей на анализаторе R&S FSWP. Также будет представлен анализ амплитудной и фазовой стабильности сигналов с импульсной модуляцией. Кирилл Румянцев (kirill.rumyantsev@rohde-schwarz.com ) , Николай Лемешко (nlem83@mail.ru ) Функциональные особенности анализаторов R&S FSWP Анализатор R&S FSWP [3] – это пол- нофункциональный и комплексный анализатор фазового шума с кросс- корреляционной обработкой. FSWP позволяет проводить измерения фазо- вого и амплитудно-модулированного шума как непрерывных, так и импульс- ных сигналов на частотах до 50 ГГц. Помимо измеренийфазовогошума ана- лизатор FSWP, оснащённый опцией B1, позволяет проводить полноценный анализ сигналов и спектра с полосой частот цифрового анализа до 320 МГц. АнализаторR&SFSWPпозволяетвыпол- нить большинство измерений, просто подключивсигналканализаторуинажав на кнопку выбора режима измерений. После завершенияизмеренийможноото- бразить на экране кривые для фазового и амплитудного шумов, это также верно идляслучаяизмеренияфазовогошумав импульсном режиме. В случае импульс- ноймодуляциинесущейанализаторавто- матически измеряет частоту несущей, длительность импульса и частоту повто- рения импульсов, а затем конфигуриру- етанализатордляпроведенияизмерений без вмешательства пользователя. Как и другие системы с кросс- корреляцией, анализатор R&S FSWP разделяет входной сигнал и подаёт его на два независимых измеритель- ных канала обработки, однако дальней- шая обработка выполняется по суще- ственно отличающимся принципам. На рисунке 11 показана упрощён- ная блок-схема анализатора R&S FSWP. На этой схеме можно чётко различить два кросс-корреляционных канала с соответствующими гетеродинами и опорными генераторами, показанны- ми слева. После разветвителя сигнал для каждого канала проходит через полосовой фильтр и подаётся на ква- дратурный смеситель. Аналоговый квадратурный смеситель с помощью сверхмалошумящего опорного гене- ратора переносит сигнал на низкую или нулевую промежуточную частоту, в зависимости от измеряемой отстрой- ки частоты. Сигналы с выходов квадра- турных смесителей каналов 1 и 2 пода- ются либо на малошумящий усилитель, либо на усилитель-ограничитель и затем на соответствующий АЦП с часто- той дискретизации 100 млн отсчётов/с. Сигналы с выходов всех четырёх АЦП затем подаются на ПЛИС и программ- ное обеспечение на ПК для дальней- шей обработки. Комплексные низко- частотные сигналы с каждого канала (I и Q) оцифровываются, затем на ПЛИС выполняется их цифровая обра- ботка в реальном времени. На рисунке 12 показан принцип обработки сигнала на ПЛИС для одно- го канала. Сигналы I и Q после оциф- ровки и последующего выравнивания (эквализации) подаются на цифро- вой преобразователь с понижением частоты, который формирует поток I-Q-данных для дальнейшей обработки. Комбинация аналогового квадратурно- го смесителя и цифрового эквалайзе- ра обеспечивает подавление паразит- ной амплитудной модуляции более чем на 40 дБ, в отличие от 15…30 дБ, харак- терных для стандартных аналоговых систем ФАПЧ, таким образом, сни- жая вероятность коллапса взаимного спектра [4]. Коллапс взаимного спек- тра может возникнуть, если амплитуд- ный шум появляется на обоих входах анализатора кросс-корреляционного спектра и оказывается инвертирован- ным по фазе из-за неидеальности сме- сителей, которые используются в каче- стве фазовых детекторов. 0 ° 90 ° 0 ° 90 ° Опорный канал1 f ADC 1 f ADC 1 f ADC 2 Опорный канал1 Синтез. канал1 LO1 LO1 ПЛИС Спектрфазового шума Спектрамплитудного шума ПК АЦП 1, I АЦП 2, I АЦП 1,Q АЦП 2,Q I1 I2 Q1 Q2 LO2 Синтез. канал1 Аттеню- атор LO2 f ADC 1 f ADC 2 f ADC 2 RF Вход