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Le bruit de phase est un paramètre critique dans l'évaluation des performances des oscillateurs à cristal. Il fournit une mesure de la précision de synchronisation et de la gigue dans la sortie de l'oscillateur, qui sont cruciales pour des applications telles que la synthèse de fréquence, la génération de signal et la distribution d'horloge dans les systèmes de communication. Dans cet article, nous discuterons de la méthode de test de bruit de phase et de la procédure pour mesurer avec précision les oscillateurs à cristal.
Le bruit de phase est une mesure de l'instabilité de la fréquence ou de la phase d'un signal périodique. Elle est causée par les fluctuations aléatoires de la fréquence de sortie de l'oscillateur, entraînant une dégradation de la qualité du signal. Le bruit de phase peut être caractérisé en termes de densité de spectre de puissance (PSD), qui représente la densité de puissance du bruit par rapport au décalage de fréquence par rapport à la fréquence porteuse.
Les oscillateurs à cristal sont largement utilisés dans divers systèmes électroniques en raison de leur stabilité à haute fréquence et de leur faible bruit de phase. Le bruit de phase est une mesure des fluctuations de fréquence aléatoires présentes dans la sortie de l'oscillateur. Elle est causée par diverses sources de bruit internes dans l'oscillateur, telles que le bruit thermique, le bruit de tir et le bruit de scintillement. Le bruit de phase peut également être affecté par des facteurs externes, tels que le vieillissement, les changements de température et les effets environnementaux.
La configuration du test de bruit de phase se compose généralement d'une source de signal pour générer un signal d'excitation, un mélangeur pour convertir le signal en une fréquence intermédiaire (IF), et un analyseur de bruit de phase pour mesurer le spectre de puissance de bruit de phase. L'actifOscillateur à cristalÀ tester est connecté à la source de signal, et sa sortie est fournie au mélangeur, qui le convertit en une fréquence intermédiaire. Le signal IF est ensuite envoyé à l'analyseur de bruit de phase pour la mesure du bruit de phase.
Pour mesurer avec précision le bruit de phase des oscillateurs à cristal, les deux points suivants doivent être notés:
L'environnement de test doit être contrôlé pour minimiser les interférences externes et les sources de bruit qui pourraient affecter la mesure du bruit de phase. Cela comprend la protection de la configuration du test contre les interférences électromagnétiques (EMI), le contrôle des fluctuations de température et la minimisation des vibrations.
Un équipement de test de haute qualité est essentiel pour des mesures précises du bruit de phase. Cela comprend un générateur de signaux haute fréquence, une alimentation, un compteur de fréquence et un analyseur de bruit de phase. Le générateur de signal doit avoir un faible bruit de phase et être capable de générer un signal de référence propre pour leOscillateur à cristal. L'alimentation doit fournir une tension et un courant stables à l'oscillateur, et le compteur de fréquence doit avoir une résolution et une précision élevées. L'analyseur de bruit de phase est utilisé pour mesurer le spectre de puissance de bruit de phase de la sortie de l'oscillateur.
Les étapes suivantes décrivent la procédure de mesure précise du bruit de phase dans les oscillateurs à cristal:
Étape 1: Configurez l'équipement de test et assurez-vous des connexions appropriées entre la source de signal, le mélangeur, l'analyseur de bruit de phase et l'oscillateur à cristal actif.
Étape 2: Ajustez la fréquence de la source de signal pour correspondre à la fréquence de fonctionnement souhaitée de l'oscillateur à cristal actif.
Étape 3: Ajustez le mélangeur pour convertir la sortie de l'oscillateur à une fréquence intermédiaire appropriée. Cette fréquence devrait être dans la plage de l'analyseur de bruit de phase.
Étape 4: Connectez l'analyseur de bruit de phase à la sortie du mélangeur et régez-le pour mesurer le bruit de phase.
Étape 5: Acquérir et enregistrer les données du spectre de puissance de bruit de phase de l'analyseur de bruit de phase. Les données peuvent être tracées en fonction du décalage de fréquence par rapport à la fréquence porteuse.
Étape 6: Analysez les données du spectre de puissance du bruit de phase pour déterminer les principaux paramètres de bruit de phase tels que la fréquence de décalage, le niveau de puissance et la densité spectrale. Ces paramètres fournissent une évaluation quantitative des performances de bruit de phase de l'oscillateur.
Dans cet exemple, notre membre de l'équipe R & D utilisera un morceau de TCXO produit par XtalTQ Technology Co., Ltd. pour donner un résultat de test de bruit de phase avec une fréquence centrale de 10 MHz. Le dispositif de test est composé d'une source de signal, d'un mélangeur, d'un analyseur de bruit de phase et d'un morceau de TCXO. LeSpectre de puissance du bruit de phase mesuré par un oscillateur de 10MHz de fréquence standard est montré ci-dessous:
La figure montre la densité de puissance de bruit en fonction de l'écart de fréquence par rapport à la fréquence porteuse. La courbe montre qu'à la fréquence de décalage de 10Hz, la densité de puissance de bruit de phase de crête de l'oscillateur est de-96.79 dBc/Hz @ 10Hz, -132.41 dBc/Hz @ 100Hz, et-150.13dBc/Hz @ 1kHz.
La méthode et la procédure de test de bruit de phase décrites dans cet article fournissent un moyen de mesurer avec précision les performances de bruit de phase des oscillateurs à cristal.
En suivant les étapes décrites dans la procédure et en analysant les données de spectre de puissance de bruit de phase résultantes, des paramètres clés tels que la fréquence de décalage, le niveau de puissance, et la densité spectrale peut être extraite pour évaluer les performances de l'oscillateur. Ces informations sont cruciales pour les applications où un contrôle de fréquence précis et une faible gigue sont essentiels, comme dans les systèmes de communication, les systèmes de chronométrage et les applications de synthèse de fréquence. En suivant la méthode de test et la procédure recommandées décrites dans cet article, les ingénieurs de test peuvent mesurer avec précision le bruit de phase et assurer des performances optimales des oscillateurs à cristal dans leurs systèmes.
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