信號源分析儀工作原理

信號源分析儀是測量晶振、PLL、時鐘電路、相位噪聲的常用儀器。信號源分析儀作為一款綜合性的測量儀器，提供了所有必需的測量能力，測量參數包括：
1）相位噪聲
2）頻率、相位和功率，信號源的瞬態參數
3）頻率、射頻功率和直流電流
4）頻譜監測
5）AM 噪聲測量
6）基帶噪聲測量

圖1是信號源分析儀的功能展示圖。

圖1   信號源分析儀功能圖

信號源分析儀采用相參接收機的方法降低儀器的本地噪聲，結構原理圖如圖2所示。此技術基本上可以消除系統噪聲。信號源分析儀具有兩個獨立的信號通道和內置基準源。如果需要更高的頻率范圍，可使用E5053A。E5053A具有本地振蕩器(LOs)，用來對信號進行下變頻，得到互不相關的信號。如果兩個信號不相關，他們通過矢量加法電路后，來自基準源的總噪聲功率可以通過矢量平均來降低，同時，來自被測器件(DUT)的噪聲信號

將凸顯出來。噪聲消除的程度，取決于做相關次數。做100次相關運算，可使噪聲平臺下降10dB，做10000次相關運算，可使噪聲平臺下降20dB。

圖2   信號源分析儀原理結構框圖

信號源分析儀采用雙通道測量，以便全面表征頻率轉換信號源的特性。在寬帶模式下，可觀察到跳頻的所有行為。在窄帶模式下，可以分析隨時間變化的頻率、相位和功率的詳細信息。這些測量均可同時進行，并以以優異的性能靈活地對高速頻率轉換源的特性進行表征多條跡線進行顯示。從而使設計者可以快速評估合成器、LO 電路和發射機的動態響應。

圖3   通過寬帶和窄帶內的同時測量，可以分析隨時間變化的頻率、相位和功率的詳細信息

如何測試快速頻率轉換源是目前的一個測量難題。這些信號源可以在亞微秒中鎖定頻率，主要面向高速無線數據通信和航空/ 國防雷達等領域。為了滿足這一需要，信號源分析儀可以提供8納秒的取樣率，這將可以提供增強的取樣分辨率、更好的頻率分辨率，從而能夠滿足將來表征高速頻率轉換源特征的要求（在8納秒的取樣率中頻率分辨率為7 kHz，在8 微秒的取樣率中頻率分辨率為0.2 Hz）。

分析儀上的硬件觸發輸入端口可以使被測試的信號源隨著測量觸發同步進行改變。它所提供的預觸發能力可用于觀察事件前后的各種現象。而視頻觸發能力則有助于快速檢查正在進行測試的信號源的跳頻行為。

除了精確的相位噪聲測量能力，信號源分析儀還具有AM噪聲測量模式和基帶測量模式，以有效地調查射頻信號源上潛在的導致噪聲的原因。在射頻輸入端口，可以利用與相位噪聲測量相同的連接來測量AM 噪聲。通過直流耦合50 歐姆阻抗，在BNC 基帶輸入端口測量低頻率噪聲（1 Hz 至100 MHz）。

信號源分析儀的頻率、功率和直流電源測量功能均進行了調諧，以表征振蕩器（從固定振蕩器到壓控振蕩器）的特性。頻率、射頻功率和直流電流（位于直流電源電壓端口）測量可以與直流控制電壓或直流電源電壓
上的電壓掃描同步進行。只需要一次測試連接就可以在屏幕上得到每個參數的跡線曲線，可以測量以下參數：
1）頻率與直流控制（調諧）電壓的關系
2）調諧靈敏度（頻率與直流調諧電壓變化之間的關系）
3）頻率與直流電源電壓的關系
4）頻率推移（頻率與直流電源供電電壓變化之間的關系）
5）射頻功率與直流控制（調諧）電壓的關系
6）射頻功率與直流電源電壓的關系
7）直流電流（位于直流電源電壓端

作者：安捷倫科技專家 孫燈亮