Le R&S®FSWP prend en charge des oscillateurs locaux externes

Votre tâche

Les analyseurs de bruit de phase modernes avec des sources internes et une corrélation croisée tels que le R&S®FSWP peuvent mesurer quasiment toutes les sources de signaux comme un oscillateur à quartz thermostaté (OCXO), un synthétiseur ou un oscillateur contrôlé en tension (VCO) en quelques secondes. Cependant, les sources internes doivent couvrir la gamme de fréquence allant de 1 MHz à 56 GHz et ne peuvent pas concurrencer les sources haut de gamme fonctionnant à fréquence fixe telles que les OCXO, les oscillateurs à résonateur électrique (DRO) et les oscillateurs à cavité chargée de saphir (SLCO). Ces sources ont seulement une petite gamme de réglage et une exceptionnelle performance de bruit de phase. Dans le cas du Marki Microwave SLCOX0573, une sensibilité de bruit de phase de –157 dBc (1 Hz) avec un décalage de 10 kHz à une fréquence de 8 GHz nécessite d'être mesurée.

Cela peut être effectué avec le R&S®FSWP50 à l'appui d'un bouton. Cependant, plus de 10 000 000 moyennages sont nécessaires à un décalage de 10 kHz ou environ 1000 moyennages à un décalage de 10 Hz pour mesurer précisément la performance de bruit de phase de ces oscillateurs. Un très grand nombre de moyennages fonctionne, mais il prend du temps pour obtenir le résultat final. Si des développeurs de sources haut de gamme veulent optimiser leur conception, ils doivent obtenir les résultats plus rapidement en quelques secondes.

Application

Utilisation d'oscillateurs locaux (OL) de la même qualité ou similaire au DUT pour réduire le nombre de corrélations croisées et obtenir des résultats plus rapides.

Solution Rohde & Schwarz

Avec le R&S®FSWP, des sources externes peuvent être utilisées pour mesurer des appareils haut de gamme. La Figure 1 montre la configuration, où deux SLCO sont utilisés comme oscillateurs locaux connectés à l'OL auxiliaire des entrées CH 1 IN et CH 2 IN. Le troisième SLCO dans cette configuration est le DUT, qui est connecté à l'entrée RF du R&S®FSWP. Pour le trajet OL, deux amplificateurs peuvent être ajoutés, car leur bruit additif sera supprimé par la corrélation croise. Dans cette configuration les sources OL doivent fonctionner à la même fréquence que le DUT. Le R&S®FSWP établit une PLL pour verrouiller les SLCO externes sur le DUT. A l'arrière du R&S®FSWP, des sorties de réglages sont disponibles pour verrouiller les SLCO. Elles proposent une gamme de réglage de tension de 0 V à 8 V et un réglage de pente négative d'environ 2 kHz/V. Le réglage en tension V_Tune du DUT est réglé en permanence sur 4 V.

La Figure 2 montre la configuration du menu de réglage en tension. Les deux sorties de réglage sont paramétrées sur “Tuned” et la sensibilité et la gamme de réglage sont saisies en conséquence. Dans ce cas la bande passante de boucle est réglée à 50 Hz. Le filtrage externe des entrées de réglage des oscillateurs peut engendrer une bande passante de boucle plus petite que celle indiquée ici. La déviation en fréquence et le réglage de tension des sources sont listés ci-dessous.

Tant que les tensions ne sont pas à la valeur minimale ou maximale, les oscillateurs sont verrouillés sur le DUT et la mesure peut être démarrée. La Figure 3 montre le résultat. Seul un moyennage est nécessaire avec un décalage de 10 Hz, ce qui engendre 1000 moyennages à un décalage de 10 kHz pour mesurer –157 dBc (1 Hz) à 8 GHz. La zone grise, indiquant le gain en corrélation croisée, est clairement en dessous de la trace, indiquant que le DUT est mesuré correctement sans limitation par l'équipement de test et mesure.

La Figure 4 montre la même mesure effectuée avec les sources internes. Le R&S®FSWP affiche les mêmes valeurs, mais 100 fois plus de corrélations croisées sont nécessaires pour obtenir la zone grise clairement en dessous de la trace afin d'être sûr que le DUT soit correctement mesuré et obtenir une trace plus fiable et plus lisse.

Conclusion

Avec l'aide des sources externes comme oscillateurs locaux, le R&S®FSWP est capable de mesurer même des sources haut de gamme en quelques secondes, éprouvé pour les oscillateurs photoniques avec un décalage fixe [2]. Dorénavant les ports de réglage permettent de verrouiller les OL sur le DUT, ce qui permet une gamme de décalage plus large. Dans ce mode la méthode également appelée des deux DUT fonctionne bien, où le second signal du DUT est séparé vers les deux entrées OL. A la fin, 3 dB doivent être déduits du résultat, car le bruit de phase de l'OL n'est pas supprimé par la corrélation croisée.

Références

[1] G. Feldhaus et A. Roth, “A 1 MHz to 50 GHz direct down-conversion phase noise analyzer with cross-correlation”, publié dans le European Frequency and Time Forum (EFTF), York, UK, Avril 2016.

[2] “Cross-spectrum Phase Noise Measurements of 10-15-level Stability Photonic Microwave Oscillators”, M. Giunta, B. Rauf, S. Pucher, S. Afrem, W. Wendler, A. Roth, J. Kornprobst, S. Peschl, J. Schulz, J. Schorer, M. Fischer, R. Holzwarth, IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS) 2025, Th2D-4.