Verifizierung von Taktquellen

Die Signalreinheit von Taktquellen hat einen unmittelbaren Einfluss auf die Systemperformance. Um eine einwandfreie Funktion sicherzustellen, muss nachgewiesen werden, dass die Signalreinheit den Designanforderungen entspricht.

Ihre Anforderung

Als Entwickler analoger und digitaler Schaltungen nutzen Sie das Taktsignal, das im Zielsystem zum Einsatz kommt. Da das Taktsignal die Gesamtperformance des Systems unmittelbar beeinflusst, ist es unabdingbar, dass dessen Eigenschaften den gewünschten Anforderungen entsprechen. Um einen Taktgenerator für Ihr Design auszuwählen oder zu entwickeln oder um sicherzustellen, dass der bereitgestellte Systemtakt die erforderliche Qualität im von Ihnen genutzten Bereich aufweist, müssen Sie dessen Performance verifizieren, um zu gewährleisten, dass diese Ihre Anforderungen erfüllt. Typische Leistungsindikatoren sind Phasenrauschen, Jitter, Breitbandrauschen und Nebenaussendungen.

Messtechnische Lösung

Der R&S®FSWP Phasenrausch- und VCO-Messplatz eignet sich ideal zur Verifizierung von Taktquellen. Taktjitter wird üblicherweise im Zeitbereich gemessen. Um eine höhere Empfindlichkeit zu erzielen, wechselt man in den Frequenzbereich und bestimmt den Taktjitter auf der Basis einer Phasenrauschmessung.

Die Messung im Frequenzbereich macht es darüber hinaus einfach, zwischen zufälligem und periodischem Jitter zu unterscheiden. Letzterer lässt sich über den Pegel der Nebenaussendungen ermitteln. Integrationsbereiche und Bewertungsfilter lassen sich leicht anpassen; das macht den R&S®FSWP noch leistungsfähiger für die Jitter-Charakterisierung mit höchster Empfindlichkeit.

Für die Messung von Taktsignalen mit sehr geringem Jitter kann der R&S®FSWP mit einem zweiten internen Lokaloszillator ausgestattet werden. Das ermöglicht Kreuzkorrelation und steigert die Empfindlichkeit für Phasenrauschmessungen.

FSWP
Der graue Bereich unterhalb der Messkurve zeigt die erreichbare Empfindlichkeit an.
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Um herauszufinden, wie viele Korrelationen nötig sind, zeigt ein grauer Bereich unterhalb der Messkurve, welche Empfindlichkeit für die gewählte Messung und die jeweiligen Einstellungen erreicht werden kann.

Liegt der graue Bereich deutlich unterhalb der Messkurve, dann wurde die korrekte Anzahl von Korrelationen gewählt. Dank der extrem rauscharmen internen Quellen genügt bereits eine geringe Anzahl von Korrelationen, um eine hohe Empfindlichkeit zu erzielen. Die Messung sehr reiner Signale beschleunigt sich dadurch erheblich.

Merkmale des R&S®FSWP:

  • Frequenzbereich von 1 MHz bis 8/26,5/50 GHz
  • Bis zu 500 GHz mit externen Mischern
  • Hohe Empfindlichkeit für Phasenrauschmessungen durch Kreuzkorrelation und sehr rauscharme interne Referenzquellen

- typ. –158 dBc (1 Hz) bei 10 GHz Trägerfrequenz und 10 kHz Trägerabstand

- typ. –172 dBc (1 Hz) bei 1 GHz Trägerfrequenz und 10 kHz Trägerabstand

Nebenlinien werden üblicherweise mit einem Spektrumanalysator detektiert. Der R&S®FSWP verfügt über einen High-End-Spektrum- und Signalanalysator, der den gesamten Frequenzbereich des Phasenrauschmessplatzes abdeckt. Damit lassen sich Nebenlinien im Spektrumanalysator-Modus auffinden, ohne dass weitere Geräte benötigt werden. Auf dem großen Bildschirm können mehrere Ergebnisfenster parallel dargestellt werden. So können Anwender die Ergebnisse von Phasenrauschmessung und Nebenliniensuche gleichzeitig betrachten.

Merkmale des R&S®FSWP:

  • Signal- und Spektrumanalysator und Phasenrauschmessplatz in einem Gerät
  • High-End-Signal- und Spektrumanalysator, 10 Hz bis 8/26,5/50 GHz
  • Weiter Dynamikbereich durch niedriges Eigenrauschen von –156 dBm (1 Hz) (ohne Rauschkorrektur) und hohen IP3 von typ. 25 dBm
  • 80 MHz Signalanalysebandbreite
  • Gesamtmessunsicherheit: < 0,2 dB bis zu 3,6 GHz, < 0,3 dB bis zu 8 GHz

Der R&S®FSWP verfügt standardmäßig über eine nützliche Erweiterung: rauscharme interne DC-Quellen zur Charakterisierung von VCOs. Die Quellen liefern eine Versorgungsspannung bis zu 16 V und eine Abstimmspannung bis zu 28 V. Somit wird die Stromversorgung für das Taktquellenmodul gleich mitgeliefert. Wenn die Taktquelle in der Frequenz abstimmbar ist und auf einem VCO-Design basiert, lassen sich Messungen über der Versorgungs- oder der Abstimmspannung einfach durchführen.

Zusammengefasst ist der R&S®FSWP das ideale Instrument, um die Qualität auch der reinsten Taktquellen zu verifizieren und somit sicherzustellen, dass das Taktsignal die Gesamtperformance des Systems nicht beeinträchtigt.

Phasenrauschmessung
Gleichzeitige Phasenrauschmessung und Nebenlinien-/Oberwellensuche im Frequenzbereich.
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