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频率相位测试仪的相关问题分解

来源:时频网作者:小安网址:http://www.tf086.com

频率相位测试仪

频率相位测试仪主要是对500kHz-30MHz频率同时进行相噪和稳定度测试,一键式操作,液晶显示面板,简洁、直观

频率和相位是周期园函数的两个独立参数,频率不同,相位差不固定。鉴相器不管频率只比较相位,只要相位变化,就给信号给控制器对频率加以控制,使其二者频率一致。“F(t) = sin(2πft + α):f就是频率;2πft + α就是相位;α是t = 0时的相位,即初相位。”

首先,我们通常说的“相位”这个词其实有两个含义:

1、特指周期信号的初相位

2、一般意义上的相位,即“瞬时相位”

频率和相位,一开始都是周期信号的属性,频率是单位时间内的周期数,初相位指周期信号相对所选时间原点的位置,瞬时相位则是指周期信号在任一时刻“走到了一个周期中的哪一步”。

频率就是振荡的快慢,相位就是出现的迟早。

如果频率不同的话,相位差时刻都是变化的。锁相环稳定后,鉴相器两个输入频率是相同的,相位差保持恒定。以正弦函数为例:

F(t) = sin(2πft +α):f就是频率;2πft + α 就是相位;α是t =0时的相位,即初相位。

频率就是相位的微分(相位的“行进速度”)或者相位是频率的积分。这种关系,从数学上推广一步,即使f是变量也成立,再回到物理世界,就发现,不必强求“严格的”周期信号,频率和相位都可以是瞬时值。

所谓鉴相器的“相”,指的是就是这种瞬时相位,所以自然不必局限于周期信号,当然也不必局限于“同频”信号,否则“鉴相器”就是个错误的词了。鉴相器的功能,理论上把这种瞬时相位差变换成电压值(当然实际电路总需要经过一段时间才能得出结果,不可能完全“瞬时”)。

锁相环的工作原理,表面看是用鉴相器的输出控制VCO的频率,但实际是通过瞬时频率的积分达到相位控制,最终使反馈到鉴相器的瞬时相位与输入的瞬时相位之差趋于零。

“相位计”用于电器安装和维护时三相电路中的相位检测。

“相位频率计”测量两路同频正弦波电压的相位差和频率。

相位和频率补偿是通过锁相环路PLL对信号经过处理后产生的相位和频率差消除相位和频率是并列的参数,没有直接关系。在表示正弦信号的时候,一般用数学表达式:S=Asin(wt+p),其中A是幅度,w是角频率,也就是2pai*f,p是相位。由此可见,以上三个参数,互相独立。相位与频率具有独立性,也就是说,一个信号可以是频率固定,但是相位不断变化。不过,相位和频率也是精密关联的,为什么这么说呢?因为,相位变化越快的信号,频率就越高。事实上,相位的变化率,正好就是信号角频率。用数学公式表达的话:ω=dθ/dt。

所谓频率调制,就是指高频载波的瞬时频率偏移随调制信号m(t)的幅度作线性变化,该已调信号称为调频信号。所谓相位调制,就是指高频载波的瞬时相位偏移随调制信号m(t)的幅度作线性变化,该已调信号称为调相信号。对一个模拟调相已调波,其频谱分析是与调频类似的,它的频谱同样可用多阶贝塞尔函数的求和表示。调相已调波信号频谱与调频已调波信号频谱的差别仅在于各边频分量的相移不同。因此,调相信号的频带宽度也可近似地用下式表示: B=2(Δf+fH) 与基带信号有关,是变化的;

相位(phase)是对于一个波,特定的时刻在它循环中的位置:一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。是描述讯号波形变化的度量,通常以度(角度)作为单位,也称作相角。当讯号波形以周期的方式变化,波形循环一周即为360º 。常应用在科学领域,如数学、物理学、电学等。

例如:在函数y=Asin(ωx+φ)中,ωx+φ称为相位。

向左转|向右转

振动物体离开平衡位置的最大距离叫振动的振幅。 振幅在数值上等于最大位移的大小。 振幅是标量,单位用米或厘米表示。振幅描述了物体振动幅度的大小和振动的强弱。物体完成一次全振动经过的时间为一个周期T,其单位为秒。 周期是表示质点振动快慢的物理量,周期越长,振动越慢。一秒钟内振动质点完成的全振动的次数叫振动的频率,其单位为赫(HZ) 。频率也是表示质点振动快慢的物理量,频率越大,振动越快。周期和频率的关系或其单位关系为1Hz=1S-1。简谐运动的振动频率(周期)是由振动物体本身性质决定的,所以又叫固有频率(固有周期)。

时钟频率的不断提高使相位噪声和抖动在系统时序上占据日益重要的位置。

相位噪声是表示振荡器频谱纯度的性能参数。理想情况下,振荡器的输出是单一频率的,可以用一根单独的直线表示。实际中,振荡器存在噪声从而使输出频谱并非是单独的直线,而是带有“裙状”的围绕在载波(基波)频率周围的噪声频谱。这些噪声称为相位噪声。

相位噪声通常定义为在距离载波频率偏移某一频率处的1Hz带宽内噪声功率与载波功率之比。例如,在100kHz偏移处-100dBc/Hz的相位噪声规范意味着在距离载波100kHz的地方1Hz带宽内的噪声功率比载波功率低100dB。

由于振荡器的相位噪声,被下变频的干扰的尾部噪声覆盖在有用信号信道上并且不能容易地滤除。

关于相位噪声,频稳相位,以及抖动,特给大家搜集了以下的问题解答,希望对大家有所帮助,

一、如何将相位噪声转换为抖动,怎样将电路板上的相位噪声和抖动降至最低

电路板设计师可以通过两种关键技术降低板上的确定性信号抖动:1.完全以差分形式收发信号:诸如LVDS或PECL等一些以差分方式收发信号的惯例,都能极大降低确定性抖动的影响,而且这种差分通路还能消减信号通路上的所有干扰和串扰。由于这种信号收发系统对共模噪声本来就有高度抑制能力,因此差分形式本来就有消除抖动的趋向。

2.仔细布线:只要可能,就要避免出现寄生信号,因为这种信号可能会通过串扰或干扰对信号通路产生影响。走线应该越短越好,而且不应与承载高速开关数字信号的走线交叉。如果采用了差分信号收发系统,那么两条差分信号线就应尽可能靠近,这样才能更好地利用其固有的共模噪声抑制特性。、

二、怎样将芯片中的相位噪声和抖动降至最低

在芯片级上,可以使用以下设计技术将抖动降至最低:

1.差分信号收发:即使进入芯片的是单端信号,最好也在芯片中将其转换为差分信号,原因同上节所述。

2.仔细布设信号通路:在对敏感时序信号通路进行布线时必须小心,而且走线越短越好,还应避免与任何数字信号线交叉。只要条件允许,最好将这些信号通路均在屏幕上显示出来。例如,一条在第二层金属平面上的信号通路可以夹在第一层和第三层金属平面之间,而第一层和第三层金属平面均连接到一个干净的地上。

3.恰当选择缓冲器大小:如果用缓冲器在模块间分配信号,那么必须注意驱动强度的选择。驱动不足会造成信号上升/下降沿过缓,给噪声以可乘之机。

4.保持基底和地的干净:基底噪声和地噪声是造成确定性抖动的主要原因。在一个有多路同步数字输出的芯片内,地线反弹噪声(ground bounce)可能会达到几百毫伏,甚至1伏。为了降低地线反弹噪声,芯片上应该有尽可能多的电源对,而且这些电源对应尽可能靠近数字输出。

5.使用一个单独的干净地层:在电路设计中,最好将数字电路的电源与敏感的模拟电路(如振荡器或PLL)的电源分开。数字电路,尤其是高驱动输出数字电路的电源很可能会引入噪声,而且这种电源一旦用于时序电路,那么也会成为增大抖动的一个主要原因。因此,对PLL这样的电路甚至可以利用电源滤波来进一步减小电源噪声的影响。

三、怎样将单元模块中的相位噪声和抖动降至最低

在设计单元模块时可以采用以下技术来减小抖动:1.利用尾电流--时序电路中使用的电流与相位噪声之间有一个直接的关系。例如,增大一对差分对的尾电流必定导致抖动性能得到改善。于是我们就必须在降低抖动和缩减功耗之间寻求一个平衡,在适当之处选择性地增大最敏感电路的电流。2.仔细布局--在对那些可能引起相位噪声的单元进行布局时必须小心,匹配元件(例如连接到一对差分对的输入)应方向相同,而且尽可能对称布局。该方法会使应匹配的元件具有同样的处理斜率(process gradients),因而有助于改善元件之间的匹配程度。电阻应尽可能宽,以减小Delta W效应。如果可能,应在整个电路中使用同一种类,甚至尺寸和阻值都相同的电阻来帮助跟踪工艺和温度的所有变化。

总而言之,要想尽可能减小抖动,就必须在所有设计层上都小心谨慎。高速数字设计师在设计过程的每一步都应考虑相位噪声和抖动的影响。

我公司研究的频率相位测试仪支持不同频率的输入和参考的测试,无测量的校准要求,节省时间,主要应用于相控雷达阵、无线电导航系统、自动控制系统等测试,科研院所等对频率信号的质量要求较高的场合,或在计量部门、高精度振荡设备生产厂家或使用者。

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