Проверка вносимого фазового шума и ослабления джиттера для систем ФАПЧ в высокоскоростных цифровых устройствах

Для повышения скорости передачи данных в высокоскоростных цифровых устройствах и беспроводной связи требуются системы ФАПЧ SerDes, а также синтезаторы тактовых сигналов с низким вносимым фазовым шумом и высоким уровнем ослабления джиттера. Двухступенчатая архитектура современных устройств состоит из аттенюатора джиттера и синтезатора частот. Благодаря высокой чувствительности к фазовому шуму анализаторы фазового шума считаются лучшими приборами для проведения таких испытаний. Для подачи входных сигналов в систему ФАПЧ требуется дополнительный источник сигналов с очень низким фазовым шумом.

Система ФАПЧ SerDes в высокоскоростных цифровых устройствах
Система ФАПЧ SerDes в высокоскоростных цифровых устройствах
Открытый Lightbox

Измерительная задача

Вносимый (остаточный) фазовый шум — это тот шум, который вносит устройство в фазовый шум своего входного сигнала.

Таким образом, для схемы измерения требуется квазиидеальный источник сигналов, фазовый шум которого пренебрежимо мал по сравнению с вносимым фазовым шумом ИУ, чтобы собственный вносимый фазовый шум ИУ подавлял фазовый шум, измеряемый на выходе ИУ.

Для систем ФАПЧ в современных цифровых устройствах эта задача становится все сложнее и требует наличия источника сигналов с наилучшими характеристиками фазового шума.

Еще один важный параметр — передаточная характеристика джиттера (JTF), которая показывает ослабление джиттера в устройстве при различных смещениях частоты. Искусственный дискретный джиттер подается на вход ИУ и измеряется на входе и выходе с целью расчета ослабления джиттера в системе ФАПЧ.

Блок-схема двухступенчатой системы ФАПЧ SerDes
Блок-схема двухступенчатой системы ФАПЧ SerDes
Открытый Lightbox
Пример схемы
Пример схемы
Открытый Lightbox

Контрольно-измерительное решение

Анализатор фазового шума и тестер ГУН R&S®FSWP имеет лучшую в отрасли чувствительность к фазовому шуму, которая может быть дополнительно повышена с помощью опций кросс-корреляции R&S®FSWP-B60 и R&S®FSWP-B61 (низкого фазового шума).

При наличии опции измерения остаточного фазового шума R&S®FSWP-B64 прибор оснащается источником сигналов с очень низким фазовым шумом, что упрощает измерение вносимого фазового шума.

В качестве альтернативного варианта можно использовать внешний источник сигналов, такой как генератор ВЧ- и СВЧ-сигналов R&S®SMA100B, который может подавать входной сигнал на испытуемую систему ФАПЧ. R&S®SMA100B обеспечивает наилучшую чистоту сигнала и наилучшие характеристики фазового шума и при этом масштабируется с различными опциями характеристик фазового шума.

Для большинства систем ФАПЧ SerDes и синтезаторов тактовых сигналов фазовый шум R&S®FSWP-B64 и R&S®SMA100B пренебрежимо мал по сравнению с вносимым фазовым шумом ИУ. Фазовый шум, измеряемый прибором R&S®FSWP, в основном представляет собой вносимый фазовый шум ИУ.

Метод измерения вносимого фазового шума, поддерживаемый в R&S®FSWP-B64, позволяет еще больше подавлять воздействие фазового шума на входной сигнал 1). В данном решении исключена необходимость обеспечивать ортогональность вручную с помощью внешнего фазовращателя. R&S®FSWP автоматически выполняет эту операцию, устанавливая новый стандарт удобных измерений вносимого фазового шума.

R&S®SMA100B также можно использовать для измерения передаточной характеристики джиттера в системе ФАПЧ. Модуляция ФМ (опция R&S®SMAB-K720) позволяет добавлять искусственный джиттер в источник сигналов.

Прибор R&S®FSWP измеряет текущий джиттер на выходе ИУ и нормализует его относительно джиттера на входе ИУ с целью определения ослабления джиттера. Он измеряет ослабление джиттера при различных смещениях частоты и обеспечивает передаточную характеристику джиттера в ИУ, включая его пик и полосу пропускания 3 дБ (см. приведенные ниже снимки экрана).

Передаточная характеристика джиттера: схема измерения
Передаточная характеристика джиттера: схема измерения
Открытый Lightbox

Заключение

R&S®FSWP предлагает функциональные возможности, необходимые для проверки вносимого фазового шума в системах ФАПЧ в высокоскоростных цифровых устройствах. R&S®SMA100B можно использовать в качестве внешнего источника сигналов с очень низким фазовым шумом, а также для измерения передаточной характеристики джиттера (JTF) в системе ФАПЧ.

Автоматизированное измерение передаточной характеристики джиттера
Автоматизированное измерение передаточной характеристики джиттера
Автоматизированное измерение передаточной характеристики джиттера
Автоматизированное измерение передаточной характеристики джиттера

Связанные решения