El R&S®FSWP admite osciladores locales externos

Su misión

Los analizadores de fase modernos con fuentes internas y correlación cruzada, como el R&S®FSWP pueden medir casi cualquier fuente de señal en pocos segundos, como un oscilador de cristal controlado por horno (OCXO), sintetizador u oscilador controlado por voltaje (VCO). Sin embargo, las fuentes internas deben cubrir la gama de frecuencias de 1 MHz a 56 GHz y no pueden competir con fuentes de alta gama que operan a una frecuencia fija, como los OCXO, los osciladores de resonador dieléctrico (DRO) y los osciladores de cavidad cargada con cristal de zafiro (SLCO). Estas fuentes solo cuentan con un pequeño intervalo de sintonización y un rendimiento de ruido de fase sobresaliente. En el caso del Marki Microwave SLCOX0573, debe medirse una sensibilidad de ruido de fase de –157 dBc (1 Hz) con un offset de 10 kHz a una frecuencia de 8 GHz.

Esto puede hacerse con el R&S®FSWP50 con solo presionar un botón Aún así, se necesitan más de 10 000 000 valores medios con un offset de 10 kHz o aproximadamente 1000 valores medios con un offset de 10 Hz para medir el rendimiento del ruido de fase de estos osciladores con precisión. Un gran número valores medios funciona, pero toma tiempo obtener el resultado final. Si los desarrolladores de fuentes de alta gama desean optimizar su diseño, necesitan obtener los resultados más rápido en pocos segundos.

Aplicación

Utilización de osciladores locales (OL) de la misma o similar calidad del dispositivo para reducir el número de correlaciones cruzadas y obtener los resultados más rápidamente.

Solución de Rohde & Schwarz

Con el R&S®FSWP, pueden utilizarse fuentes externas para medir los dispositivos de alta gama. La figura 1 muestra la configuración, en la cual se utilizan dos SLCO como osciladores locales conectados a las entradas auxiliares del OL CH 1 IN y CH 2 IN. El tercer SLCO en esta configuración es el dispositivo, el cual se conecta a la entrada de RF del R&S®FSWP. Para el trayecto del oscilador local (OL) incluso pueden añadirse dos amplificadores, ya que la correlación cruzada suprimirá su ruido aditivo. En esta configuración, las fuentes del OL necesitan ejecutarse a la misma frecuencia que el dispositivo. El R&S®FSWP establece un bucle de enganche de fase (PLL) para fijar los SLCO externos al dispositivo. La parte posterior del R&S®FSWP cuenta con dos salidas de sintonización para fijar los SLCO. Estas salidas exhiben un rango de voltaje de sintonización de 0 V a 8 V y una pendiente de sintonización negativa de unos 2 kHz/V. El voltaje de sintonización V_Tune del dispositivo se establece de manera permanente a 4 V.

La figura 2 muestra la configuración del menú del voltaje de sintonización. Ambas salidas de sintonización se ajustan a «Tuned» (sintonizado) y se han ingresado la sensibilidad y el intervalo de sintonización como corresponde. En este caso el ancho de banda del bucle se ajusta a 50 Hz. La mayor parte del filtrado externo de las entradas de sintonización de los osciladores puede dar lugar a un ancho de banda de bucle menor que el indicado aquí. La desviación de frecuencia y el voltaje de sintonización de las fuentes se indican en la parte inferior.

Siempre que los voltajes no se encuentren en su valor mínimo o máximo, los osciladores se enganchan al dispositivo y puede iniciarse la medición. La figura 3 muestra los resultados. Solo se necesita un promediado a un offset de 10 Hz, lo que da como resultado 1000 valores medios a un offset de 10 kHz para medir –157 dBc (1 Hz) a 8 GHz. El área gris, que muestra la ganancia de correlación cruzada, se encuentra claramente por debajo de la traza, lo que indica que el dispositivo se mide correctamente sin que el equipo de T&M lo limite.

La figura 4 muestra la misma medición que se ha realizado con las fuentes internas. El R&S®FSWP muestra los mismos valores, pero se necesitan 100 veces más correlaciones cruzadas para que el área gris quede claramente por debajo de la traza, a fin de asegurar que se mide correctamente el dispositivo y obtener una traza más estable y confiable.

Resumen

Con el apoyo de fuentes externas como los osciladores locales, el R&S®FSWP puede medir incluso fuentes de alta gama en pocos segundos, como se ha demostrado con osciladores fotónicos con un offset fijo [2]. Ahora los puertos de sintonización hacen posible que se pueda fijar los OL al dispositivo, lo que permite un rango de offset más amplio. En este modo también funciona el denominado método de dos dispositivos, en el que la señal del segundo dispositivo se divide y alimenta ambas entradas del OL. Al final, se necesita restar 3 dB del resultado, ya que la correlación cruzada no suprime el ruido de fase del OL.

Referencias

[1] G. Feldhaus y A. Roth, «A 1 MHz to 50 GHz direct down-conversion phase noise analyzer with cross-correlation», publicado en el Foro Europeo de Frecuencia y Tiempo (EFTF), York, Reino Unido, abril de 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 Simposio de Internacional de Microondas (IMS) 2025, Th2D-4.