Цепочка обработки сигналов до этого места аналогична концепции стандартной цифровой радиостанции. Но следующие АМ- и ЧМ-демодуляторы специфичны для нового подхода, который позволяет одновременно измерять амплитудный и фазовый шум при смещении частоты до 30 МГц. Алгоритм CORDIC (цифровой вычислитель поворота системы координат) используется, чтобы разделять сложный модулирующий I/Q-сигнал на амплитудные и фазовые составляющие.
Амплитудный сигнал сразу же используется для расчета спектра амплитудного шума, а сигнал фазы преобразовывается в сигнал частоты перед дальнейшими этапами обработки (см. рисунок 4).
В общем случае в автономном генераторе присутствует дрейф относительно гетеродина LO. Неизбежный сдвиг частоты приводит к линейно увеличивающейся фазе, которая свертывается при значениях ±π. Сигнал со свертыванием фазы неприемлем для дальнейшей понижающей дискретизации и БПФ-обработки. Реализация обратной связи в предшествующий NCO, чтобы удерживать ПЧ на нуле, была бы очевидным решением. Однако контуры обратной связи создают проблемы из-за больших постоянных времени и значительных требований к увеличению разрядности. Вместо этого представленный здесь подход предусматривает использование блока дифференцирования фазы в качестве надежной структуры прямой связи. ФМ-сигнал преобразуется в ЧМ-сигнал без свертывания. Медленный дрейф частоты ИУ преобразуется в составляющую ЧМ-сигнала с низкой или нулевой частотой, которая не препятствует последующей фильтрации и БПФ-обработке.
Как известно, аналоговые ЧМ-демодуляторы недостаточно чувствительны для измерения фазового шума вблизи несущей, поскольку АЧХ демодулятора понижается со скоростью 20 дБ на декаду в направлении частоты 0 Гц. Этот наклон должен компенсироваться на кривой окончательных результатов измерений, чтобы любой белый шум, возникающий после демодулятора, например, в усилителях или последующем АЦП, увеличивался на 20 дБ на декаду. Однако цифровой ЧМ-демодулятор обладает такими же характеристиками рядом с частотой 0 Гц. Но в отличии от аналогового варианта ресурсы передовых ПЛИС позволяют обрабатывать требуемый увеличенный динамический диапазон. Прореживающий цифровой фильтр, расположенный после ЧМ-модулятора, обеспечивает ослабление в полосе задержания 220 дБ. Он охватывает наклон ЧМ-демодулятора по 11 декадам! Битовая ширина сигнала соответственно увеличивается, чтобы гарантировать, что любой шум квантования будет лежать далеко за пределами фазового шума после ЧМ-демодуляции.
Для цифровых АМ- и ЧМ-демодуляторов требуется, чтобы несущая и полный диапазон измерений присутствовали в полосе частот I/Q-сигнала по Найквисту. Поэтому максимальное измеряемое смещение частоты в тракте демодулятора ограничивается значением 30 МГц. Для больших смещений частоты измеряется только сумма амплитудного и фазового шума. В этом случае тракт цифрового сигнала допускает обход демодулятора и передачу I/Q-данных непосредственно в последующий процессор для стандартного расчета спектра.