Verifizierung des additiven Phasenrauschens und der Jitter-Dämpfung von PLLs in digitalen Hochgeschwindigkeits-Designs

Ihre Anforderung

Das additive Phasenrauschen (Restphasenrauschen) gibt an, wie viel Phasenrauschen ein Gerät dem Phasenrauschen seines Eingangssignals hinzufügt. Der Messaufbau erfordert deswegen eine quasi-ideale Signalquelle, deren Phasenrauschen im Vergleich zum additiven Phasenrauschen des Prüflings vernachlässigbar ist, sodass das am Ausgang des Prüflings gemessene Phasenrauschen im Wesentlichen durch das additive Phasenrauschen bestimmt wird. Bei Phasenregelschleifen für moderne digitale Hochgeschwindigkeitsanwendungen entwickelt sich diese Aufgabe zu einer immer größeren Herausforderung, da eine Signalquelle mit hervorragender Phasenrauschperformance benötigt wird.

Ein anderer wichtiger Parameter ist die Jitter-Übertragungsfunktion (Jitter Transfer Function, JTF), die die Jitter-Dämpfung des Geräts bei verschiedenen Frequenzabständen beschreibt. Künstlicher, diskreter Jitter wird in den Eingang des Prüflings eingespeist und am Eingang und Ausgang gemessen, um die Jitter-Dämpfung der Phasenregelschleife zu berechnen.

Lösung von Rohde & Schwarz

Der R&S®FSWP Phasenrausch- und VCO-Messplatz bietet eine branchenführende Phasenrauschempfindlichkeit, die mit den Optionen R&S®FSWP-B60 Kreuzkorrelation und R&S®FSWP-B61 Kreuzkorrelation (niedriges Phasenrauschen) weiter verbessert werden kann.

Mit der Option R&S®FSWP-B64 Messung von additivem Phasenrauschen besitzt das Gerät eine Signalquelle mit ultraniedrigem Phasenrauschen zur einfachen Messung des additiven Phasenrauschens.

Alternativ kann eine externe Signalquelle wie der R&S®SMA100B HF- und Mikrowellen-Signalgenerator zur Anregung der getesteten Phasenregelschleife eingesetzt werden. Der R&S®SMA100B bietet höchste Signalreinheit und Phasenrauschperformance und ist über verschiedene Phasenrausch-Optionen skalierbar.

Für die meisten SerDes-Phasenregelschleifen und Clock-Synthesizer ist das Phasenrauschen der Option R&S®FSWP-B64 und des R&S®SMA100B im Vergleich zum additiven Phasenrauschen des Prüflings vernachlässigbar. Das mit dem R&S®FSWP gemessene Phasenrauschen stellt im Wesentlichen das additive Phasenrauschen des Prüflings dar.

Mit dem in der Option R&S®FSWP-B64 enthaltenen Verfahren zur Messung des additiven Phasenrauschens kann der Einfluss des Stimulussignals auf das Phasenrauschen weiter unterdrückt werden 1). Im Gegensatz zu anderen Lösungen ist es nicht notwendig, die Orthogonalität mit einem externen Phasenschieber manuell herzustellen. Der R&S®FSWP erledigt dies automatisch und setzt so bei der Benutzerfreundlichkeit der Phasenrauschmessung neue Maßstäbe.

Der R&S®SMA100B kann auch zur Messung der Jitter-Übertragungsfunktion der Phasenregelschleife eingesetzt werden. Über PM-Modulation (Option R&S®SMAB-K720) wird der Signalquelle künstlicher Jitter hinzugefügt.

Der R&S®FSWP misst den tatsächlichen Jitter am Ausgang des Prüflings und normalisiert diesen auf das Niveau des Jitters am Prüflingseingang, um die Jitter-Dämpfung zu bestimmen. Im Download-Bereich dieser Application Card steht ein separates Tool bereit. Neben dem R&S®SMA100B (Option R&S®SMAB-K720 erforderlich) unterstützt es den R&S®FSWP (erfordert Option R&S®FSWP-B60 oder R&S®FSWP-B61) sowie den R&S®FSPN. Das Tool misst die Jitter-Dämpfung bei verschiedenen Frequenzoffsets und ermittelt die Jitter-Übertragungsfunktion des Prüflings einschließlich des Peaks und der 3-dB-Breite (siehe Screenshots unten).

Fazit

Der R&S®FSWP verfügt über den Funktionsumfang, der zum Testen des additiven Phasenrauschens von Phasenregelschleifen in digitalen Hochgeschwindigkeits-Designs benötigt wird. Der R&S®SMA100B kann als eine externe Signalquelle mit ultraniedrigem Phasenrauschen sowie zur Messung der Jitter-Übertragungsfunktion (JTF) der Phasenregelschleife verwendet werden.