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相位噪声分析测试仪详细介绍

来源:时频网作者:小安网址:http://www.tf086.com

相位噪声分析测试仪介绍

相位噪声分析测试仪是一款相位噪声和阿伦方差同时测试的高精度噪声测试仪。采用先进的相位测量技术,使用9英寸触摸屏,4核处理器,4G内存,4G独显,60G固态硬盘和工控键盘等,开关机只需十秒左右,几秒以内就出现测试结果,实现图形化用户操作界面。工控键盘与触摸屏均可同时使用,使用操作简单,只需按下开始即可在几秒内进行测试,不需要熟练的技术工程师,就可轻易实现学习和使用。

关于相位噪声的,即相噪(Phasenoise),我们这里提到的相噪不同于振荡器规范中的相噪(振荡器VCO规范中所规定的相位噪声是表示振荡器频谱纯度的性能参数),而这里的相噪是指波形相位的随机抖动的频域表示,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。

allan 方差(阿伦方差)是David AIlan于1966年提出的,最初该方法是用于分析振荡器的相位和频率不稳定性,高稳定度振荡器的频率稳定度的时域表征目前均采用Allan方差。由于陀螺等惯性传感器本身也具有振荡器的特征,因此该方法随后被广泛应用于各种惯性传感器的随机误差辨识中。

下面主要对阿伦方差做一个详细的说明(内容来自文库提供):

Allan方差的基本原理如下:

设系统采样周期为τ,连续采样N个数据点.Y(i),i=1,2,3…N。

对任意的时间r=mτ,m=1,2…N/2,由式(1)求该组时间内各点的均值序列Y(K),由式(2)求取差值序列D(K).

Y(K)=1/MK=1,2…N-M+1 (1)

D(K)=Y(K+M)-Y(K)K=1,2…N-2M+1 (2)

普通AlIan方差的定义如式(3)。其中<>表示取均值,σ=1,2,,Round((N/m)-1)。

(τ)=1/2<D((P-1)M+1)>(3)

Allan方差反映了相邻两个采样段内平均频率差的起伏。它的最大优点在于对各类噪声的幂律谱项都是收敛的;此外每组测量N一2,大大缩短了测量的时间。 交叠式Allan方差由式(4)计算:

(τ)=1/2<D(P)2>P=1,2…N-2M+1 (4)

衡量陀螺精度的一个非常重要的指标是陀螺随机漂移(drift),又指偏置稳定性(bias stabil—ity)以及零偏稳定性,不同应用场合对陀螺的漂移精度提出不同的要求。MEMS的随机误差具有慢时变、非平稳的特点,因而对其的辨识更适合采用Allan方差分析法。然而由于在相同的置信水平之下,交叠式Allan方差分析方法比普通的Allan方差具有更大的置信区间.

所谓频率稳定度是指任何一台频率源在连续运行之后,在一段时期中能产生同一频率的程度,即频率随机起伏的程度。造成频率起伏的根本原因是噪声对信号相位或频率调制的结果。这种调相或调频所引起的频率不稳定度在时域表现为频率随时间的起伏,在频域表现为信号的频谱纯度。时域频率稳定度一般用阿伦方差来表征.

频率稳定度最常用的表达式是阿伦方差(Allan variance),根据稳定度时间的长短,分为频率短期稳定度,如lms,lOms,lOOms,ls稳定度等,中长期稳定度,如ls,10s一,10000s稳定度等。频率短期稳定度和中长期稳定度虽然它们的定义是一样的,但反映的却是信号稳定度方面不同的特性。短期稳定度表征了信号的抖动水平(fluctuation),而中长期稳定度则代表了信号频率随时问的漂移程度(drift)。时域短期频率稳定度在时测量非常困难,甚至是不可能的,但此时进行频域测量则比较容易,因此,可以将测量的频率短期稳定度即相位噪声转换为时域的阿伦方差实现对时域短稳的间接测量。相噪理论和统计学认为,频域的相位噪声和时域的阿伦方差是等效的,如果求得了彼此间的换算关系,可以进一步揭示出各表征量的物理性。

在上面对阿伦方差的概念详细解释中,我们提到了频率稳定度,而相位噪声就是频率域的概念。对于频率稳定度时域表征,为什么用阿伦方差不用标准差,通过专业的文献分析是因为标准差在表征频率稳定度的时候由于器件有“闪烁噪声”,所以方差不收敛,即随着测量次数的增多,方差也逐渐增加,所以无法表征,而阿仑方差是对描述相邻的频率之间的相对起伏。

这里为大家介绍的相位噪声分析仪主要对500kHz-30MHz频率同时进行相噪和稳定度测试,实时显示测量结果,结果准确可靠,不需要附加数据处理即阿伦方差计算等软件程序。将精确的相噪和阿伦方差测量成本显著降低,覆盖几乎所有常用的频率源范围。达到-140 dBc/Hz@1 Hz,使其成为分析超低相噪频率源的最佳选择。

下面,主要列举一下相位噪声分析仪主要技术指标,如下所示:

参考和被测信号  

路   数      1路

           物理接口   BNC

           频率范围   500kHz~30MHz

            输入幅度    -5dBm~+20dBm(推荐+5dBm~+15dBm)

           输入阻抗    50Ω

         最大直流电压±5V

频偏分析范围    1Hz~100kHz

杂波电平(5MHz)≤-100dBc  ( ≤-120dBc(典型值))

阿伦方差( 10MHz@0.5Hz BW):

≤1E-13/1S  (5E-14/1s(典型值))

≤5E-15/1000S  (1E-15/1000s(典型值))

相位噪声:

       1Hz@,5MHz<-140dBc

                          (<-145dBc(典型值))

1Hz@,25MHz<-130dBc

                          (<-135dBc(典型值))

10kHz,@5MHz<-170dBc

                          (<-175dBc(典型值))

10kHz,@25MHz<-165dBc

                          (<-165dBc(典型值))

预热时间      不少于30分钟

环境特性          工作温度     15℃~+35℃

                相对湿度     ≤90%(40℃)

                存储温度     -20℃~+50℃

本款相位噪声测试仪设备,内装固态硬盘,采用闪存作为存储介质,读取速度相对机械硬盘更快。固态硬盘不用磁头,寻道时间几乎为0。持续写入的速度非常惊人,固态硬盘厂商大多会宣称自家的固态硬盘持续读写速度超过了500MB/s!固态硬盘的快绝不仅仅体现在持续读写上,随机读写速度快才是固态硬盘的终极奥义,这最直接体现在绝大部分的日常操作中。与之相关的还有极低的存取时间,最常见的7200转机械硬盘的寻道时间一般为12-14毫秒,而固态硬盘可以轻易达到0.1毫秒甚至更低。10s内开机,可实现3-5s完全关机。

并且配有工业工控键盘,工业键盘的使用环境和PC键盘有很大的不同,工业键盘因为要适应在各种不同的环境下使用,防护等级高,恶劣环境适应性更强。工业键盘带有电子锁开关,可防止非法开、关和非法键盘输入。防护防水等级为IP67,外观设计精美的工业键盘全密闭硅胶防水设计双色印刷识别集成数字键区可实现101键全功能键盘LED背光功能,键盘材料:工业硅橡胶。

工控键盘与触摸屏均可同时使用,使用操作简单,实现了使用的安全便捷,同时为测量节省了大量的时间,只需按下开始即可在几秒内进行测试,不需要熟练的技术工程师,就可轻易实现学习和使用。

下面列出相位噪声,频率稳定的测试图供参考:

相位噪声测试图1

频率稳定度(阿伦方差)测试图2

频率稳定度(阿伦方差)测试图3

相位噪声测试仪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、高精度振荡器设备生产厂家或使用者。

关于相位噪声测试仪详细的参数,请和我公司销售联系。


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