Игорь 2

Технологии => Измерения => Тема начата: rtty от Февраль 21, 2023, 10:19:34 pm

Название: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: rtty от Февраль 21, 2023, 10:19:34 pm
Решил выделить в отдельную тему.

Немного бекграунда, т.е. основ от известного западного инженера Charles Wenzel:

Low-Cost Phase Noise Measurment

https://www.quanticwenzel.com/library/time-frequency-articles/low-cost-phase-noise-measurement/
Копия статьи: http://www.ke5fx.com/Wenzel_Low_noise_amplifier_for_phase_noise_measurements.pdf

Метод калибровки предлагается какой-то заумный - по измерению phase slope.
Много непоняток...

Документ семинара фирмы HP об измерении шумов, про этот способ со стр.49 (или стр.45 -по оригинальной разметке сканированных листов) :
http://www.hparchive.com/seminar_notes/HP_PN_seminar.pdf
(документ 6.8МБ, если ссылка перестанет работать, искать в интернете по названию файла: HP_PN_seminar.pdf )


Среди наших р/л известным первопроходцем применения этого способа стал Олег Скидан UR3IQO.
Далее будет моя подборка из его постов со ссылками.
Так же некоторые схемы и документы прикреплю здесь, чтобы не потерялось.

Схема установки:
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5734-%D7%F2%EE-%EC%EE%E6%E5%F2-%E7%E2%F3%EA%EE%E2%E0%FF-%EA%E0%F0%F2%E0&p=1181254&viewfull=1#post1181254

Уточнение от sgk:

В обвязке ОУ AD797 резисторы 100 Ом и 10 Ом надо поменять местами (опечатка).

Опорный малошумящий генератор с подстройкой частоты, на 60МГц гармониковом кварце (VCXO):
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5734-%D7%F2%EE-%EC%EE%E6%E5%F2-%E7%E2%F3%EA%EE%E2%E0%FF-%EA%E0%F0%F2%E0&p=1181443&viewfull=1#post1181443


О принципе калибровки на -30dbFS звуковой карты:


http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5734-%D7%F2%EE-%EC%EE%E6%E5%F2-%E7%E2%F3%EA%EE%E2%E0%FF-%EA%E0%F0%F2%E0&p=1181717&viewfull=1#post1181717

http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5734-%D7%F2%EE-%EC%EE%E6%E5%F2-%E7%E2%F3%EA%EE%E2%E0%FF-%EA%E0%F0%F2%E0&p=1186492&viewfull=1#post1186492

http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5734-%D7%F2%EE-%EC%EE%E6%E5%F2-%E7%E2%F3%EA%EE%E2%E0%FF-%EA%E0%F0%F2%E0&p=1191333&viewfull=1#post1191333

Различные результаты измерений:

http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5734-%D7%F2%EE-%EC%EE%E6%E5%F2-%E7%E2%F3%EA%EE%E2%E0%FF-%EA%E0%F0%F2%E0&p=1186779&viewfull=1#post1186779

http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5734-%D7%F2%EE-%EC%EE%E6%E5%F2-%E7%E2%F3%EA%EE%E2%E0%FF-%EA%E0%F0%F2%E0&p=1187365&viewfull=1#post1187365

http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5734-%D7%F2%EE-%EC%EE%E6%E5%F2-%E7%E2%F3%EA%EE%E2%E0%FF-%EA%E0%F0%F2%E0&p=1187435&viewfull=1#post1187435


Другие ссылки, уточнения и опыт - приветствуются для публикации и обсуждения здесь.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 21, 2023, 11:30:42 pm
уточнения и опыт - приветствуются для публикации и обсуждения здесь.
Уточним возможности метода по данным от Олега Скидана. Уровень сигнала (RF) по данным Олега -3 дБм. Ослабление в  применяемом смесителе ADE -5 дБ в наилучшем случае. Уровень фазового шума в составе теплового шума идеального резистора 50 Ом - 177 дБм. Уровень шумов входного сигнала будет ослаблен на 5 дБ и равен - 3 дБм - 5 дБ = -8 дБм. ДД метода = -177 - (-8) = -169 дБ. Если что не так в оценке ДД метода по данным Олега,  поправьте. Это ещё не учтены потери в фильтре и шумы усилителя.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: Егм от Февраль 22, 2023, 08:53:53 am
Решил выделить в отдельную тему.
Спасибо !
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 22, 2023, 09:37:40 am
Приветствую всех!

Думаю некоторые моменты требуют уточнения - важная информация по ссылкам носит фрагментарный характер и очень важная тема правильной калибровки полностью не раскрыта, как и некоторые важные нюансы. Попробую восполнить этот пробел.

Уровни сигналов

Очень важно правильно выставить уровни сигналов подаваемых на смеситель. Нужно заметить, что сигнал и гетеродин здесь достаточно условные понятия - можно тестовый сигнал использовать как гетеродин, а образцовый генератор как источник сигнала, или использовать два одинаковых генератора. Применительно к данной теме основная разница в уровнях этих двух сигналов.

Гетеродин. С гетеродином для смесителя все просто - подаем уровень на который рассчитан используемый смеситель или, при недостатке уровня, подаем сколько есть. Подавать намного больше, чем рассчитан смеситель не стоит, т.к. это может вызвать повышение уровня шума самого смесителя, и если очень очень постараться, то даже его физическое повреждение. Для указанного ADE-1 +7..10дБ вполне достаточно.
Сигнал. Уровень сигнала должен быть с одной стороны максимально возможным, но с другой для корректной работы простого метода калибровки смеситель должен работать в линейном режиме. Проверить это и, соответственно, установить правильный уровень сигнала очень легко:
- разрываете петлю ФАПЧ
- расстраиваете генераторы, чтобы видеть сигнал биений и его гармоники на анализаторе
- увеличиваете/уменьшаете уровень сигнала пока гармоники на анализаторе не будут ниже -30дБ относительно сигнала биений (основного тона).
Если гармоники будут иметь более высокий уровень, то описываемый простой метод калибровки не получится использовать, если гармоники будут ниже, значит есть запас по уровню сигнала и возможности измерителя (по ДД) не будут максимально использованы (хотя результаты измерений будут корректными).

Про калибровку

1. "Магические" 6дБ коррекции, присущие данному методу можно получить разными методами, самый простой и понятный вариант: смеситель в данной схеме работает как фазовый детектор, фазовый шум разных боковых полос будет коррелирован и боковые полосы сложатся по напряжению, что даст +6дБ, коррекция соответственно -6дБ.

2. Если генераторы одинаковые, то их шумы сложатся, но в этом случае они (шумы) независимые и некоррелированные, соответственно сложатся по мощности и дадут прибавку 3дБ, коррекция -3дБ. Если генераторы разные, то крайне желательно, чтобы шум образцового генератора был хотя бы на 10дБ ниже, чем у измеряемого, тогда никакие коррекции не нужны.

3. Как правило Ку LNA (AD979 в данной схеме) делается переключаемым - поменьше, чтобы в процессе калибровки вписаться в ДД звуковухи, и побольше, чтобы в процессе измерения, когда несущая будет подавлена ФАПЧ, исключить влияние шумов звуковухи. Разници в Ку также должна быть учтена. Коррекция будет -(Ку.макс - Ку.мин)

4. Оконная функция/размер БПФ - это коррекция на полосу пропускания анализатора. Дело в том, что конечный результат это спектральная плотность мощности шума (СПМШ, размерность дБн/Гц), т.е. мощность шума в полосе 1Гц относительно мощности несущей. Однако полоса анализатора обычно отличается от 1Гц, соответственно нужно добавить коррекцию. Мощность шума пропорциональна его полосе (в данном случае мы предполагаем равномерное распределение СПМШ по частоте в пределах полосы пропускания анализатора), значит коррекция -10*log10(RBW), где RBW это полоса пропускания анализатора, Гц. Полоса пропускания БПФ анализатора будет Fs/Nfft*NENBW, где Fs - частота дискретизации, Гц, Nfft - размер БПФ, NENBW - эквивалентная шумовая полоса использованной оконной функции, Гц. Итоговая формула -10*log10(Fs/Nfft*NENBW)

Итого требуемая коррекция:
-10*log10(Fs/Nfft*NENBW) - (Ку.макс - Ку.мин) - 6дБ если измеряемый генератор намного (более чем на 10дБ) шумнее образцового
-10*log10(Fs/Nfft*NENBW) - (Ку.макс - Ку.мин) - 9дБ если измеряются одинаковые генераторы

Вот теперь у нас есть почти все что нужно для того, чтобы представить простой план по подготовке установки к измерению и проведению калибровки.

План

1. Устанавливаем на анализаторе небольшое кол-во точек БПФ и FlatTop окно
2.. Собираем все, размыкаем кольцо ФАПЧ, перестройкой генераторов добиваемся наблюдения основного тона биения на анализаторе и, как минимум, второй и третьей гармоник.
3. Регулируя уровень сигнала добиваемся, чтобы максимальный уровень гармоник не превышал -30дБ
4. Устанавливаем шкалу анализатора так, чтобы уровень основного тона был равен вычисленной коррекции (если анализатор не позволяет это сделать, то можно посчитать вручную прибавив значение коррекции к измеренному шуму).
5. Замыкаем петлю ФАПЧ и переключаем усиление LNA (большое усиление)
6. Контролируем захват ФАПЧ (напряжение на выходе AD797 должно быть около 0).
7. Если есть захват, то устанавливаем удобные для наблюдения параметры БПФ (в соответствии с ними должна была быть посчитана коррекция в п.4) - можно наблюдать шум, делать замеры.

Про некоторые нюансы

1. ФАПЧ это замкнутая система регулирования, временные параметры которой также требуют внимания. Они зависят от параметров использованных генераторов (в первую очередь крутизны перестройки) и от цепей фильтра ФАПЧ (C1, R2, R3 в цепях "третьего" ОУ на схеме в первом сообщении). Полоса ФАПЧ должна быть многократно уже, чем минимальная отстройка на которой планируется делать замеры, иначе петля ФАПЧ будет влиять на замеры и они будут меньше, чем реальные значения. В моих замерах полоса была десятки Гц, иногда уже. Также от параметров петли зависит стабильность петли. Эти элементы можно рассчитать или подобрать (да, не особо научный метод, но для данного применения это возможно).

2. Данная схема позволяет измерять только фазовый шум (ФМ шум) генераторов, но для наших р/л применений важен суммарный шум. Обычно фазовый шум преобладает в генераторах, однако существует достаточно много моментов, которые могут привести к высокому амплитудному шуму (АМ шум). Померять его данной установкой не получится. Существенный уровень АМ шума часто наблюдается у DDS и на выходе ЦАПов (например, в различных SDR передатчиках).
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 22, 2023, 09:50:42 am
Еще про кварцевый генератор. Приведенный на схеме генератор вскоре был заменен более простым и менее шумным, собранным на небуферизированной логике. Схема всем известная, требует чистого питания и некоторого подбора элементов (их номиналы зависят от частоты и параметров использованного резонатора, потому приводить их смысла нет). С питанием вопрос решается радикально использованием батареек или одного литиевого 18650 АКБ.

И, не совсем по теме, просто в качестве иллюстрации того как иногда AM и ФМ шум могут отличаться. Это выход ЦАПа с моего нынешнего радио (измерено самим радио :) + постобработка в MATLAB).
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: Егм от Февраль 22, 2023, 05:13:32 pm
Думаю некоторые моменты требуют уточнения
СПАСИБО !

Глупые вопросы :
Какой смеситель желательно использовать ?
Смеситель на ключах (монстр , неон) пойдут ?
Критерии подбора первого ОУ ?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 22, 2023, 06:14:13 pm
Какой смеситель желательно использовать ?
Смеситель на ключах (монстр , неон) пойдут ?
Проще всего взять кольцевой диодный. Смесители на ключах не стоит использовать здесь, т.к. у них будет выраженный прием на нечетных гармониках, что может в некоторых случаях исказить результаты. Кроме того у меня в Неоне у смесителя на выходе трансформатор, а выход нужен от DC.

Критерии подбора первого ОУ ?
Требование фактически одно - минимальный шум.

ДД измерителя ограничен снизу шумами LNA, а сверху линейностью смесителя. Последнее ограничение можно обойти, но калибровка будет более сложной и можно легче допустить ошибку.

P.S. Забыл в пятом пункте плана дописать устанавливаем выбранное кол-во точек БПФ и оконную функцию для замера (под это кол-во точек и окно должна быть рассчитана коррекция).

P.P.S. Заодно пару слов о выборе оконных функций. Для калибровки нужно выбирать окно из серии FlatTop чтобы с минимальной ошибкой померять уровень тона биений и гармоник. Для замера хорошо подойдет окно Блэкмана.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 23, 2023, 09:30:03 am
ДД измерителя ограничен снизу шумами LNA, а сверху линейностью смесителя.
Самостоятельно могу дать неверные оценки метода измерения ФШ с ФАПЧ. Если можно, каким будет ДД измерения фазовых шумов при значениях указанных Вами ранее в сообщениях?
Смеситель ADE - 1, мощность гетеродина + 5 дБм, сигнала - 3 дБм, ОУ AD797 с Ку = 40 дБ, резистор входе ОУ 51 Ом.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: rtty от Февраль 23, 2023, 10:54:01 am
Олег, спасибо за участие, не думал, что читаете сайт еще.
Как там на Донбассе или переехали куда?

P.S. Забыл в пятом пункте плана дописать устанавливаем выбранное кол-во точек БПФ и оконную функцию для замера (под это кол-во точек и окно должна быть рассчитана коррекция).

NENBW можно брать из таблицы? (4 колонка справа)
https://ru.dsplib.org/content/windows/windows.html#r7
https://ru.dsplib.org/content/windows/img/win_table.png

Дайте пож. на примере этой картинки "на пальцах" полный расчет коррекции, для образца:
http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?attachmentid=219723&d=1450445764


P.S.
Какое напряжение питания ОУ в схеме из первого поста этой ветки?

И примерную схему нового КГ тоже бы глянуть, чтобы хоть было понятно, куда варикап подключать к логике.


Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 24, 2023, 04:54:49 pm
каким будет ДД измерения фазовых шумов при значениях указанных Вами ранее в сообщениях?
Смеситель ADE - 1, мощность гетеродина + 5 дБм, сигнала - 3 дБм, ОУ AD797 с Ку = 40 дБ, резистор входе ОУ 51 Ом.
Потери смесителя обещают около 5дБ, значит на выходе смесителя сигнал будет -8дБм, это соответствует сигналу 0.09В. Далее можно взять калькулятор (например, вот http://dicks-website.eu/noisecalculator/index.html ) и посчитать SNR в полосе 1Гц на выходе ОУ. Получится около 158дБ (см. картинку).

ДД измерителя будет лучше минимум на 6дБ, т.к. он принимает шум источника по двум боковым, а мы пересчитываем в однополосный шум, кроме того мы использовали достаточно пессимистичный подход. Получается ДД более 164дБ. Если будут тестироваться одинаковые генераторы, то их шумы сложатся, в итоге ДД при проверке одинаковых генераторов будет больше еще на 3дБ и будет более 167дБ.

Кстати о ДД - когда шум измеряемого генератора близок к шуму измерителя важно учитывать, что мы наблюдаем суммарный шум измерителя и генератора. Например, шумовой пол измерителя -164дБн/Гц, а намеряли -161дБн/Гц, значит реальный шум генератора -164дБн/Гц. Т.е. если хочется не заморачиваться с подобными пересчетами нужно чтобы шумовой пол был существенно ниже измеряемого шума (достаточно на 10дБ).

Как там на Донбассе или переехали куда?
Не, здесь, где и был я, мира хочется, давайте лучше про радио...

NENBW можно брать из таблицы? (4 колонка справа)
да, хорошая страничка.

Дайте пож. на примере этой картинки "на пальцах" полный расчет коррекции, для образца:
По картинке параметры "анализатора" 131072 точки БПФ, окно Блэкмана NENBW=1.73, частота дискретизации 96кГц, генераторы разные. Берем формулу:
-10*log10(Fs/Nfft*NENBW) - (Ку.макс - Ку.мин) - 6дБ = -10*log10(96000/131072*1.73) - 20дБ - 6дБ = -27дБ

Какое напряжение питания ОУ в схеме из первого поста этой ветки?
+-12В, если правильно помню. Оно не критично. Использовался просто БП на 7812/7912.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 24, 2023, 08:19:48 pm
Получается ДД более 164дБ.
Спасибо за пояснения. Буду собирать схему для "метода ФАПЧ" повторно. Интересно будет сравнить результаты измерения ФШ разными методами. Сейчас измерения методом "прямого измерения спектра" в программе Шмелёва.
http://analogtrx.com/SMF/index.php?topic=706.msg57293#msg57293
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 25, 2023, 08:39:35 am
И примерную схему нового КГ тоже бы глянуть, чтобы хоть было понятно, куда варикап подключать к логике.
R5 должен быть достаточно большим, но сильно увлекаться не стоит - можно испортить шум, 10к достаточно. Остальное не должно вызывать вопросов. Схема чувствительная к качеству питания - нужен источник питания с очень маленьком шумом, обычные 78хх не подходят, "малошумящие" разные часто бывают не намного лучше. Проблему частично решает транзисторный фильтр по питанию.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 25, 2023, 11:25:44 am
"Измерения" методом ФАПЧ "вручную". Смеситель типа ADE -1.  С выхода синтезатора подан сигнал уровнем +8 дБм по форме "меандр" частотой 14,005 МГц в качестве сигнала гетеродина на смеситель. Второй вход сигнал с кварцевого генератора по форме синус уровнем 0,09 Вэфф, гармоники на - 50 дБ ниже.  С выхода смесителя (по схеме Олега) сигнал подан вход звуковой карты. Пока нет усилителя AD797 (надо разбирать другой макет, вытаскивать усилитель). Вручную - настройкой подстроечного конденсатора в цепи кварца подстроил частоту до разницы 0 Гц. Спектр на картинке.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: Игорь 2 от Февраль 25, 2023, 11:48:27 am
Спектр на картинке.

Не, ну всплеск за 100 кГц - это всё-таки, глюк... cr123
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 25, 2023, 11:52:33 am
Не, ну всплеск за 100 кГц - это всё-таки, глюк
Это свойство АЦП. После 100 кГц подъём шума, измеряем до отстроек 90 кГц. Надо добавить усиление не менее 20 дБ, травить новую печатку под AD797 надо, или выпаять из макета усилитель на AD797 в сборе. Пока не решился разбирать макет с ОУ, а другие макетки с ОУ типа NE5532 намного шумнее. Не подходят. С калибровками "запутаюсь".
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 25, 2023, 07:30:27 pm
Установил ОУ AD797, Ку  17 дБ. Уровень входного сигнала с кварцевого генератора 60 мВэфф. Картинка где работает ФАПЧ, сигнал на звуковую карту с выхода ОУ по схеме Олега. Каковы уровни фазовых шумов?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 26, 2023, 07:54:57 am
Установил ОУ AD797, Ку  17 дБ. ... Каковы уровни фазовых шумов?
Данных недостаточно и не все понятно:
1. AD797 включен с одним и тем же Ку? Тут важно понимать, что основное достоинство метода (по крайней мере для наших применений), это возможность увеличить ДД звуковухи. Это увеличение во многом будет определяться как раз разницей в Ку при калибровке и при измерении. В моем плане наверное стоит добавить примечание, что при калибровке уровень основного тона должен быть почти на всю шкалу звуковухи (на 1..2дБ меньше перегрузки). При этом при переключении на большой Ку (без сигнала на входе) шумовой пол должен определяться преимущественно шумом LNA (если шум звуковухи по прежнему преобладает, Ку недостаточный). Теперь должно быть понятно, как получается расширение ДД. Если при измерении Ку не увеличить, то прибавки не будет - по прежнему снизу мы будем ограничены шумом LNA+карта, а сверху перегрузкой карты
Для правильной калибровки (или пересчета результатов с Вашей картинки) Ку сам по себе не нужен - нужна разница между Ку который используется при измерении и Ку, который используется при калибровке. Если Ку не переключался, то поправка (относительно уровня несущей) будет нужна только на полосу оконной функции и -6/-9дБ, о которых писалось ранее. Но такой вариант не дает преимуществ (скорее наоборот).
2. У меня нет параметров окна Rife-Vincent, а быстрый поиск особого успеха не принес (только ссылки на статьи/патенты, которые еще нужно вытянуть)
3. Не совсем понятен интерфейс программы - оранжевый кружочек около СПМ указывает на то, что спектр уже пересчитан в СПМ? Если да, то еще вопросы - это общая коррекция шкалы или программа отдельно корректирует гармонические и не гармонические составляющие?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 26, 2023, 08:15:59 am
Оконную функцию нашел, посмотрел в матлабе - вроде как ничего особенного, может кому будет интересно или пригодится:
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: Егм от Февраль 26, 2023, 08:30:25 am
Оконную функцию нашел
Спасибо .
Ссылку на источник дадите ?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 26, 2023, 11:31:59 am
В моем плане наверное стоит добавить примечание, что при калибровке уровень основного тона должен быть почти на всю шкалу звуковухи (на 1..2дБ меньше перегрузки). При этом при переключении на большой Ку (без сигнала на входе) шумовой пол должен определяться преимущественно шумом LNA (если шум звуковухи по прежнему преобладает, Ку недостаточный). Теперь должно быть понятно, как получается расширение ДД. Если при измерении Ку не увеличить, то прибавки не будет - по прежнему снизу мы будем ограничены шумом LNA+карта, а сверху перегрузкой карты
Принципиально важное замечание. Ранее в Ваших сообщениях ориентировался на картинку где уровень сигнала -27 дБ от полной шкалы при КАЛИБРОВКЕ. Смотрим рисунок.
http://analogtrx.com/SMF/index.php?action=dlattach;topic=771.0;attach=35831;image
и не мог понять логику зачем (так показано на Вашем рисунке) уменьшаем ДД измерителя из-за недостаточного уровня сигнала.
Цитировать
3. Не совсем понятен интерфейс программы - оранжевый кружочек около СПМ указывает на то, что спектр уже пересчитан в СПМ? Если да, то еще вопросы - это общая коррекция шкалы или программа отдельно корректирует гармонические и не гармонические составляющие?
Да, спектр пересчитан 1 Гц - спектру плотности мощности. Программа корректно корректирует не гармонические составляющие. На спектре включен тип отображения "среднее" для корректного отображения уровня шумов. Из описания программы следует, что визуально уровни шума будут отображены на таких уровнях которые бы показал "честный" среднеквадратичный вольтметр.

Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: Егм от Февраль 26, 2023, 12:07:37 pm
и не мог понять логику зачем (так показано на Вашем рисунке) уменьшаем ДД измерителя из-за недостаточного уровня сигнала.
ДД измерителя здесь второстепенен !

Погонял математику "Измерения ФШ, метод ФАПЧ".
В теории с идеальными смесителями и усилителями ограничение только точность вычислителя .
Немного картинок
2сигн_без_ФАПЧ_безшума.png - сигналы Xk (частота 1 лапоть .красный) X1k(частота 1.2 лапоть .синий) , PmpS -СПМ на выходе смесителя линейный и логарифмический масштаб .

2сигн_ФАПЧ_безшума.png - сигналы Xk = X1k. видимый шум погрешность вычисления .

2сигн_без_ФАПЧ_шум.png - добавлен шум.

2сигн_ФАПЧ_шум.png - шум в чистом виде .

По картинкам наглядно видно насколько изменился необходимый  ДД измерителя .
Амплитуда сигналов 1 лапоть .

Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 26, 2023, 12:18:57 pm
ДД измерителя здесь второстепенен !
Везде ДД первостепенен. Иначе зачем подавать -3 дБм мощности сигнала (в примерах Олега) если можно сразу подать + 13 дБм. :)
Сравните самостоятельно с измерениями звуковой картой по методике "прямое измерение спектра".
В теории с идеальными смесителями и усилителями ограничение только точность вычислителя .
В реальном мире ограниченин тепловыми шумами резисторов, шумами ОУ, уровнем максимального сигнала в смесителе. Как реализовать измерения фазовых шумов, если БПФ с Ваших слов, не применим для измерения шумов?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: Егм от Февраль 26, 2023, 12:34:31 pm
Везде ДД первостепенен.
Ну объясните мне зачем нужна дорогая 32 битная ЗК .
Когда тоже самое можно измерить дешевой 16 битной ЗК .
Забыли про хитрый тумблер УСИЛЕНИЕ . Калибруем при одном усилении измеряем при другом .
 
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: Егм от Февраль 26, 2023, 12:42:53 pm
Как реализовать измерения фазовых шумов, если БПФ с Ваших слов, не применим для измерения шумов?
Эту задачку я давно решил . Калибровка измерителя не одиночным синусом а шумом .
И обязательный учет поправочных коэффициентов взвешивающего окна .
В отличии то вас мне нужны реальные замеры а не красивые картинки .
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: rtty от Февраль 26, 2023, 12:53:51 pm
что при калибровке уровень основного тона должен быть почти на всю шкалу звуковухи (на 1..2дБ меньше перегрузки).

Олег, теперь не понятно, а что на -27dbFS тогда регулировалось в картинке
http://analogtrx.com/SMF/index.php?action=dlattach;topic=771.0;attach=35831;image

Полагал, что нужно уровень "палки-тона, при отключенном фапч и положении меньшего усиления AD797" на эти -27дБ выводить регулировками карты... (или каким-то потенциометром между стендом и входом карты)
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 26, 2023, 12:57:29 pm
Ну объясните мне зачем нужна дорогая 32 битная ЗК .
Когда тоже самое можно измерить дешевой 16 битной ЗК .
Сделайте такое измерение и опубликуйте в ветке. Пока нет измерений, нет подтверждения о замене "дорогой" карты 16 разрядной.
Эту задачку я давно решил . Калибровка измерителя не одиночным синусом а шумом .
И обязательный учет поправочных коэффициентов взвешивающего окна .
В отличии то вас мне нужны реальные замеры а не красивые картинки .
Покажите результат измерений в ветке. Измерения фазового шума по методике ФАПЧ от UR3IQO выполнены с применением программ типа Спектралаб. Которые по Вашим утверждениям рисуют красивые картинки. Почему?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: Егм от Февраль 26, 2023, 02:58:15 pm
Покажите результат измерений в ветке.
Какие результаты вам нужны ?
То что на моём ноуте поправка +10.4 дБ , домашнем стационаре +5.3 дБ , на работе +18,7 дБ .
У вас цифры будут другие .


 
Измерения фазового шума по методике ФАПЧ от UR3IQO выполнены с применением программ типа Спектралаб. Которые по Вашим утверждениям рисуют красивые картинки. Почему?
Нужно не тупо на кнопки давить а иметь представление как сигнал обрабатывается (знать математику
программы).
Для примера две картинки измеритель один и тот-же .
Вопрос на смекалку какая кажет истинный уровень шума измерителя ? ? ?

Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 26, 2023, 05:39:58 pm
Данных недостаточно и не все понятно:
1. AD797 включен с одним и тем же Ку? Тут важно понимать, что основное достоинство метода (по крайней мере для наших применений), это возможность увеличить ДД звуковухи.
Очень неудобно перепаивать вход ОУ для изменения коэф. усиления. Получился Ку = 16 дБ, этого усиления достаточно для увеличения уровня шумовой дорожки на 5-6 дБ в сравнении с измерением без усилителя. Петля ФАПЧ разомкнута, подаю вход смесителя сигнал 14,005 МГц, измеряем уровень входе ОУ. Зная ослабление в смесителе (-5 дБ) учитываем потери в фильтре (-1) уровень НЧ входе ОУ равен 0,108 Вэфф. По этим данным ВЧ сигнал на входе 0,216 Вэфф или 0 дБм. Формы и уровни сигнала выходе ОУ - входе звуковой карты и входе ОУ на рисунках.
Далее петля ФАПЧ работает, форма спектра на рисунках ПО Спектраплюс и Осциллометр. По таким данным Вы можете назвать фазовые шумы?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 27, 2023, 06:19:02 pm
Ссылку на источник дадите ?
Ссылки не сохранил, но все полезное сохранил и делюсь - см. файл.  :)
Ранее в Ваших сообщениях ориентировался на картинку где уровень сигнала -27 дБ от полной шкалы при КАЛИБРОВКЕ. Смотрим рисунок.
Тут есть тонкий момент - я не говорил "от полной шкалы":
Устанавливаем шкалу анализатора так, чтобы уровень основного тона был равен вычисленной коррекции
Подразумевалось, что это регулировка соответствия цифр показаниям, а не регулировка уровня сигнала на входе АЦП. Последнее время я пользовался в основном SpectrumLab - мало того, что она бесплатная, так в ней можно макросы написать для автоматической калибровки и даже для автоматического замера уровня шума на определенных отстройках (хотел картинку показать, но она другом компе - потому покажу попозже).

В SpectraPLUS тоже 0дБ по шкале не обязательно соответствует полной шкале АЦП, но там регулировка менее удобная и автоматически ее не сделать.

Суть калибровки в том, что после ее проведения уровень шума который показывает анализатор соответствует СПМШ в дБ/Гц

Олег, теперь не понятно, а что на -27dbFS тогда регулировалось в картинке
http://analogtrx.com/SMF/index.php?action=dlattach;topic=771.0;attach=35831;image
Это действительно уровень сигнала биений если отключить ФАПЧС и переключить усиление LNA, и он же на пару дБ меньше уровня перегрузки - просто так установлена шкала анализатора (перегрузка будет где-то при -24..25дБ по шкале анализатора.

Ну объясните мне зачем нужна дорогая 32 битная ЗК .
Когда тоже самое можно измерить дешевой 16 битной ЗК .
Тут есть нюансы. Строго говоря методы не взаимозаменяемы. Как я уже писал и приводил примеры шум не состоит только из ФМ составляющих, и чем более современные методы генерации мы применяем, а также чем ниже опускаемся, тем чаще можно получить сюрприз в виде АМ шума. Помимо этого ошибиться при прямом замере практически невозможно, а при методе ФАПЧ можно, причем ошибка может быть в силу неочевидных причин, например, прямой захват частоты из-за недостаточной развязки, влияние петли ФАПЧ и т.п.

С другой стороны, лично мне метод помог, не смотря на наличие достаточно неплохой карты, для экспериментами с малошумящими КГ ее возможностей сильно не хватало. Тем не менее прямой замер, если это возможно тоже использую.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 27, 2023, 06:42:06 pm
Очень неудобно перепаивать вход ОУ для изменения коэф. усиления.
Я долго использовал обычный джампер для переключения Ку, потом уже когда в коробку LNA и смеситель перенес у меня появился тумблер :)
Получился Ку = 16 дБ, этого усиления достаточно для увеличения уровня шумовой дорожки на 5-6 дБ в сравнении с измерением без усилителя.
Лучше было бы побольше поставить, и шум ОУ должен меньше быть и карта будет меньший вклад вносить в шумы. Ориентируйтесь хотя бы не 10дБ.
По таким данным Вы можете назвать фазовые шумы?
Вы все усложняете - главное преимущества описанного плана проведения измерений состоит в том, что все замеры относительные и делаются одним и тем же прибором, т.е. его абсолютная точность совершенно не важна, разницу в Ку можно легко точно  померять тем же анализатором. Кроме того результат имеем в дБн/Гц по шкале анализатора.
Теперь по Вашему замеру - фактически достаточно две картинки 3я и 5я. Но, замер на третьей сделан достаточно узкополосным окном, потому там может быть небольшая ошибка, и уровень не очень хорошо видно. Программа рапортует про -8дБ/-14дБ макс сигнале (какое значение правильное?), на глаз там -11..12дБ. Будем считать, что биения с уровнем -11дБ. Также будем считать, что генераторы разные - один шумит много меньше (разница более 10дБ) измеряемого. Тогда необходимая коррекция будет:
-11дБ -2.84дБ (коррекция на полосу БПФ, она немного менее 2Гц) - 6дБ = -19.84дБ
+11дБ -2.84дБ (коррекция на полосу БПФ, она немного менее 2Гц) - 6дБ = +2.16дБ
Усиление не переключалось, поэтому больше добавлять нечего. Это число нужно прибавить к величине на последней картинке, чтобы получить результат в дБн/Гц. Конечно, если правильно разглядел все то, о чем писал выше.

P.S. когда уже написал понял откуда разница между экраном и показаниями справа на экране - там включена опция СПМШ, из-за чего все, что на экране на 2.84дБ ниже, потому уровень выходит -8.4-2.84 = -11.24дБ - я его рассмотрел почти правильно :) Желающие могут посчитать коррекцию точнее сами ;)
P.P.S. Исправил неправильный знак
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 27, 2023, 06:51:45 pm
Программа рапортует про -8дБ/-14дБ макс сигнале (какое значение правильное?)
Правильное значение уровня -8,4 дБ по показаниям мультиметра. Опция СПМ (пересчёт к полосе 1 Гц) включена. Один из генераторов кварцевый, шумы меньше на 10 дБ или более.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 27, 2023, 08:43:14 pm
Тогда необходимая коррекция будет:
-11дБ -2.84дБ (коррекция на полосу БПФ, она немного менее 2Гц) - 6дБ = -19.84дБ
По Вашим данным коррекция -20 дБ.
 Рассуждал так:
Поправка на уровень сигнала 8 дБ, усиление -16 дБ и поправка на работу ФД -6 дБ. Поправка = -16 +8 -6 = -14 дБ.
На рисунке спектр сигнала и фазовые шумы синтезатора которые измерены методом прямого измерения спектра, поправка на уровень + 10 дБ, то есть увеличиваем шумы на 10 дБ. Данные сведены в таблицу.



Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 27, 2023, 09:27:40 pm
На рисунке спектр сигнала и фазовые шумы синтезатора которые измерены методом прямого измерения спектра, поправка на уровень + 10 дБ, то есть увеличиваем шумы на 10 дБ
А откуда там -130 на отстройке в 1кГц при прямом замере? На верхнем графике полка на -130 и +10дБ коррекции = -120. Или Вы хотите сказать, что там АШ преобладают? Но форма на обоих графиках одинаковая и это наводит на мысль, что природа шума тоже одна и та же

Поправка на уровень сигнала 8 дБ, усиление -16 дБ и поправка на работу ФД -6 дБ. Поправка = -16 +8 -6 = -14 дБ.
Вы же усиление не переключали и оно одинаковое на спектре где биения и с замкнутой фапч, или я не правильно понял?

Кстати, я знак перепутал - уровень сигнала то -11дБ, значит к шуму нужно эти 11дБ добавить, а не вычесть!
И получится +11дБ - 2.84дБ - 6дБ = +2.16дБ (т.е. к показаниям добавить 2дБ). Теперь похоже на правду
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 27, 2023, 09:43:55 pm
А откуда там -130 на отстройке в 1кГц при прямом замере? На верхнем графике полка на -130 и +10дБ коррекции = -120.
Полка -140 дБ. Смотрим спектр ФШ в нижнем окне.
Вы же усиление не переключали и оно одинаковое на спектре где биения и с замкнутой фапч, или я не правильно понял?
ФШ считаем от уровня сигнала. Уровень -8 дБ при измерении биений. Поэтому увеличиваем ФШ на 8 дБ, усиление 16 дБ, уменьшаем ФШ на 16 дБ и уменьшаем на поправку ФД 6 дБ. В итоге  +8 -16 -6 = 14 дБ. Уменьшаем уровень ФШ на спектре на -14 дБ, данные в таблице.
Теперь похоже на правду
Не похоже. Если увеличить ФШ на 2 дБ отстройке 10 кГц то получится -136 дБн/Гц. Игорь 2 измерял такой же синтезатор отстройке 10 кГц по своей мотодике в тракте приёмника получал -148 -150 дБн/Гц, я у него в гостях -146 -148 дБн/Гц и метод прямого измерения -150 дБн/Гц сейчас дома в Гурзуфе.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 27, 2023, 11:08:34 pm
Полка -140 дБ. Смотрим спектр ФШ в нижнем окне.
Нужно бы прояснить математику относительно чего в нижнем окне нарисовано. И как тогда в верхнем -120 получается (а это не возможно подвергнуть сомнению)? Вы хотите сказать, что такой АШ прет? Нужно это как-то объяснить...
усиление 16 дБ, уменьшаем ФШ на 16 дБ
Если Вы усиление не переключаете (Вы ведь его не переключаете?) коррекция на него не нужна. Прочитайте еще раз соответствующий пункт из моего сообщения:
Итого требуемая коррекция:
-10*log10(Fs/Nfft*NENBW) - (Ку.макс - Ку.мин) - 6дБ
видите - там два усиления. Ку.макс когда усилитель включен в режим максимального усиления (для измерения), и второе Ку.мин, когда включено минимальное усиление (для калибровки). Если усиление не меняется, то тогда и разность равна 0 и коррекции на усиление нет.

У меня результаты с прямым замером неплохо совпадали в измерениях где прямой замер можно было применить
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Февраль 27, 2023, 11:13:42 pm
Игорь 2 измерял такой же синтезатор отстройке 10 кГц по своей мотодике в тракте приёмника получал -148 -150 дБн/Гц, я у него в гостях -146 -148 дБн/Гц и метод прямого измерения -150 дБн/Гц сейчас дома в Гурзуфе.
А если посмотреть на последнюю картинку получается -160дБн/Гц - всетаки 10дБ требуется добавить для нижнего спектра?

P.S. Если есть файл - можете прислать, посмотрю в матлабе
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 28, 2023, 06:21:47 am
Нужно бы прояснить математику относительно чего в нижнем окне нарисовано. И как тогда в верхнем -120 получается (а это не возможно подвергнуть сомнению)? Вы хотите сказать, что такой АШ прет? Нужно это как-то объяснить...
Амплитудные шумы источника сигнала можно измерить выбрав режим измерения амплитудных шумов. На спектре, в нижнем окне фазовые шумы измеряемого сигнала. Применяю программу О. Я. Шмелёва "Осциллометр". Пояснение на рисунке. Разница в уровнях шумов между верхним и нижним окнами из-за разных типов отображения сигналов и шумов на спектрах. Настройки по рекомендации Автора программы.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 28, 2023, 06:58:32 am
У меня результаты с прямым замером неплохо совпадали в измерениях где прямой замер можно было применить
Разобрал макет с синтезатором (выпаял смеситель и гетеродин для измерений) и сделал замеры ФШ двух кварцевых генераторов 65 МГц и на 38 кГц кварц ниже. Кварцы гармониковые,  в схеме небуферизованная логика. Генераторы собраны для сравниваем с Вашими измерениями методом ФАПЧ  опубликованными ранее. Цитата от Олега:
Цитировать
Результатом доволен - пожалуй это лучший генератор из всего, что я делал.
Оригинал сообщения по ссылке где показан спектр фазовых шумов генератора Олега
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5734-%D7%F2%EE-%EC%EE%E6%E5%F2-%E7%E2%F3%EA%EE%E2%E0%FF-%EA%E0%F0%F2%E0&p=1181138&viewfull=1#post1181138
Рисунок с измерением ФШ генератора 65 МГц по методике "прямое измерение спектра" прикреплён к сообщению. Данные о ФШ измеренные по разным методикам от Олега и мои в таблице.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: rtty от Февраль 28, 2023, 05:14:11 pm
Это действительно уровень сигнала биений если отключить ФАПЧС и переключить усиление LNA, и он же на пару дБ меньше уровня перегрузки

Подразумевалось, что это регулировка соответствия цифр показаниям, а не регулировка уровня сигнала на входе АЦП.

На картинке-то этого не видно было, не попало в скрин или отключен был индикатор.
В какой-то из версий "спектро-лаба" по-моему "градусник" был для этой задачи.

Спасибо за уточнение, обычно по-умолчанию (без уточнений) под dBFS - подразумевается именно абсолютные значения макс.допустимого уровня.
А оказалось в калибровке термин "dBFS" используется как коррекция шкалы программы, чтобы считывать уровни шума непосредственно.
И реальный аппаратный -dBFS тоже важен, разумеется.


Для себя кратко так изложил:

- при отключенном фапч, переключаем усиление в меньшее положение, тон-палку настраиваем по уровню чувствительностью карты на -2дБ от абс. полной шкалы АЦП карты. (тут нужно быть уверенным, что программа именно это где-то показывает),
- убеждаемся, что явной компрессии в карте нет, по уровню гармоник основного тона-палки не хуже -30дБн.
- для считывания показания непосредственно в дБн/Гц делаем программную поправку в отображаемой шкале, по типу windowing, FFT, SR и др. данным - согласно формуле из методики Олега.
- включаем фапч и переводим усиление в положение "больше".

Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 28, 2023, 07:18:32 pm
P.S. Если есть файл - можете прислать, посмотрю в матлабе
Разбил архив на части. Файлы прикреплёны к сообщению. Продолжение в следующем сообщении.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Февраль 28, 2023, 07:20:06 pm
Продолжение, файлы архива. Записывал Спектраплюсом 1 канал 192 кГц 24 разряда. Архиватор Rar.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: Егм от Март 02, 2023, 08:18:34 pm
Сделайте такое измерение и опубликуйте в ветке. Пока нет измерений, нет подтверждения о замене "дорогой" карты 16 разрядной.
Специально для любителя картинок(исходник.PNG фаза.PNG)
Поправка - -42.4 дБ итого -42.4 -102=-144 дБ в 1.5 больше реального ДД ЗК
96 дБ.
И немного математики
Как 142 дБ ужался до 96 дБ.
Метод ФАПЧ описывается формулой UFo=UF1*(UF1+90град).
В результате UFо в идеале становится равным 0 ,остаются только шумы .
По данным из моего « Ответ #20 : Вчера в 12:07:37 pm »
шум изменяется от 10е-6 до 0.01 или 80 дБ.
Чем меньше шумит измеряемый генератор тем меньше требования к динамике ЗК! ! !
При прямом замере нужно обрабатывать от 1 до  10е-6  или 120 дБ.

Заметка на полях
Если повнимательней глянуть на заголовок окна ФШ осцилометра
увидим к1*к1 90 град.(65 1r.PNG)
Точная копия формулы UFo=UF1*(UF1+90град).(Метод ФАПЧ)
Что Метод ФАПЧ делает внешним железом ,  осцилометр делает внутри математикой .
И чем хрен редьки слаще ?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: rtty от Март 03, 2023, 11:50:55 am
Что Метод ФАПЧ делает внешним железом ,  осцилометр делает внутри математикой .
И чем хрен редьки слаще ?

Делает, но считается, что метод фапч разгружает карту по ДД, там же мощного "тональника" измеряемого непосредственно на аудиочастотах нет как такового - когда фапч в синхронизации, разница частот генераторов нулевая, а сумма - не мешает (десятки-сотня МГц).

Больше методов, хороших и разных + досуг для радио-экспериментаторов.

Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Март 03, 2023, 06:29:35 pm
Больше методов, хороших и разных + досуг для радио-экспериментаторов.
Какие выводы можно сделать из проведенной работы о сравнении методов измерения?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: rtty от Март 04, 2023, 01:28:22 pm
Какие выводы можно сделать из проведенной работы о сравнении методов измерения?

Мне давно очевидно, что для р/л возможностей и задач оба метода позволяют делать хорошие относительные измерения на таких глубинах -дБн, которые лучше типовых требований к р/л аппаратуре. А главное - просто и относительно дешево.

Сергей, вам бы обобщающую статью о всем это написать, понятно изложенную и где-то опубликовать + послать в ж.Радио.
И даже с переводом в ARRL QEX! Закрыв глаза на все обиды к "коллективному западу" (с) НТВ, Россия-1.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Март 04, 2023, 02:42:52 pm
А главное - просто и относительно дешево.
Да, посмотрел на Авито, есть предложения 3 тыс. руб за E-MU 1212m, это ДД 160 дБ. Благодаря обсуждению в ветке и пояснениям Олега понял, что шкала сдвигается. Ранее это было не очевидно. Пробовал метод измерения ФШ с линией задержки, для частот КВ диапазона нет кабеля с подходящей задержкой. Ещё большая и интересная тема  измерений с кросс корреляцией. По этой теме (кросс корреляция)  ранее делал запись где сигнал подавался на два смесителя, а товарищ по увлечению обрабатывал а Маткаде. К сожалению таких знаний математики у меня нет.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: Егм от Март 05, 2023, 10:14:44 pm
Настала пора переносить "измеритель метод ФАПЧ " с макета на нормальную плату.
Возникли тупые вопросы :
1 Балансник на диодах (рассыпухе , ну нет ADB) , постоянно нужно подстраивать .
   Подгонять амплитуды генераторов да и ДД маловат .
  Что можно в замен поставить ?
2 Может у кого есть внятная методика расчёта петли  ФАПЧ ?
   В книжных вариантах расчета скажем честно запутался .
   Подбирать R C конечно интересно но желательно и теоретические номиналы знать .
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Март 06, 2023, 06:56:14 pm
Для себя кратко так изложил:

- при отключенном фапч, переключаем усиление в меньшее положение, тон-палку настраиваем по уровню чувствительностью карты на -2дБ от абс. полной шкалы АЦП карты. (тут нужно быть уверенным, что программа именно это где-то показывает),
- убеждаемся, что явной компрессии в карте нет, по уровню гармоник основного тона-палки не хуже -30дБн.
- для считывания показания непосредственно в дБн/Гц делаем программную поправку в отображаемой шкале, по типу windowing, FFT, SR и др. данным - согласно формуле из методики Олега.
- включаем фапч и переводим усиление в положение "больше".
да

то Метод ФАПЧ делает внешним железом ,  осцилометр делает внутри математикой .
И чем хрен редьки слаще ?
Ясное дело чем - карта не нужна суперкрутая

И даже с переводом в ARRL QEX!
Не получится, у меня не на одну статью материалов по разной тематике, но с учетом санкций не выйдет.

Ещё большая и интересная тема  измерений с кросс корреляцией.
Когда-то игрался, но достаточно серьезной железки не было. Да и необходимости в общем-то тоже, тем более там быстро растет требуемое время измерений. Если правильно помню, то чтобы опустить шум на 5дБ нужно 10 корреляций, а на 20дБ - уже 10000.

Файлы гляну попозже - сейчас много работы.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Март 06, 2023, 06:59:16 pm
Кварцы гармониковые,  в схеме небуферизованная логика. Генераторы собраны для сравниваем с Вашими измерениями методом ФАПЧ  опубликованными ранее. Цитата от Олега:
Зачем сравнивать несравнимые вещи :). Тот генератор, на который Вы ссылаетесь уже давно не является фаворитом. Вот картинка 60МГц не логике:
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Март 06, 2023, 08:16:56 pm
Зачем сравнивать несравнимые вещи . Тот генератор, на который Вы ссылаетесь уже давно не является фаворитом. Вот картинка 60МГц не логике:
Какие данные были, с теми и сравнивал :). Новые данные в таблице.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Март 06, 2023, 10:17:01 pm
Новые данные в таблице.
Учитывая, что -165 это примерно пол измерителя у меня результаты очень неплохо совпадают
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Март 06, 2023, 11:17:58 pm
Записывал Спектраплюсом 1 канал 192 кГц 24 разряда.
Результат (немного странно, что АМ и ФМ шум практически повторяют друг-друга). А что там осциллоскоп показывает?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Март 07, 2023, 03:51:17 am
А что там осциллоскоп показывает?
Сигнал в синтезаторе на ГУНе похож  на синус, частота в районе 56 МГц. Далее делитель частоты 74LVC74 на 4-ре.  Меандр с выхода триггера (14 МГц) ослабляется до уровня + 5 дБм  и подаётся как сигнал гетеродина на смеситель типа ADE. Кварцевый генератор емк. трёхточка. Сигнал с конденсатора под кварцем подан на три каскада усилителя с ОЭ общим усилением 1,2-1,3 для развязки. Сигнал по форме синус ослаблен до 0 дБм и подан смеситель "как сигнал". Варикап (6 варикапов BB134 из макета синтезатора) через конденсатор подключен к  цепи эмиттера транзистора.
Большое расхождение уровней между данными из Матлаба и прямым измерением спектра. Может это связано с типом отображения шума в окне фазовых шумов. Рекомендации Автора программы на рисунке.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Март 07, 2023, 07:56:32 am
Большое расхождение уровней между данными из Матлаба и прямым измерением спектра.
Так, разобрался из-за чего такой странный АМ шум был - проблема со стабильностью частоты (или очень большой фазовый шум в ближней зоне), возможно это дает обработка в Винде (что-то типа не очень качественного ASRC может давать такую картину). Скрипт в матлабе у меня несколько упрощенный (писался для анализа очень стабильных сигналов) в итоге часть усредненных измерений оказалась не в правильной фазе. Переписывать нужно много времени, а смысла нет, потому вариант быстрого лечения - взял меньше семплов, чтобы фаза не убежала далеко. Результат теперь похож на правду.

Хотелось бы увидеть реально что дает осциллоскоп на этих же файлах.
Может это связано с типом отображения шума в окне фазовых шумов.
Нет, с этим все ок

P.S. Совсем в ближней зоне не пугайтесь - это оконная функция такая :)
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Март 07, 2023, 09:50:53 am
Так, разобрался из-за чего такой странный АМ шум был - проблема со стабильностью частоты (или очень большой фазовый шум в ближней зоне), возможно это дает обработка в Винде
Олег, спасибо за Вашу работу. Скорее всего это плывёт гетеродин в измерительном смесителе при питании от батареек, пока нет хорошего сетевого источника на 5-6 Вольт. Синтезатор питается от сети, стабилизатор и транзисторный фильтр.
Результат теперь похож на правду.
Да, форма АШ такая же как при измерениях Осциллометром отстройках более 300 Гц.
Хотелось бы увидеть реально что дает осциллоскоп на этих же файлах.

Копия экрана Осциллометра при анализе спектра сигнала и шума из файла который был записан для Маткада. Данные сведены в таблицу.
При отстройках 500 Гц и выше разница значений 3 - 5 дБ. Погрешность профи анализатора ФШ Agilent E5052B +/- 2 дБ, в принципе можно объяснить разницу 3-4 дБ удвоенной погрешностью "средств измерений". Уточните, НЧ сигнал посмотреть осциллографом? Там со смесителя парафазный выход.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Март 07, 2023, 12:32:05 pm
При отстройках 500 Гц и выше разница значений 3 - 5 дБ.
менее 300Гц сильно влияет окно - там просто мало что видно. Его выбор не самый лучший для данного случая, кроме того мне пришлось уменьшить кол-во точек и усреднение, из-за нестабильности частоты, потому такое широкое окно получилось (переделывать не стал).

Расхождения выше могут быть из-за разного кол-ва обработанных данных, кроме того более широкое окно даст больше погрешность для участков где уровень шума сильно меняется. Для такого "экспресс опыта" я бы сказал результат достаточно неплохо совпадает

Уточните, НЧ сигнал посмотреть осциллографом?
не вижу в этом смысла
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: rtty от Март 07, 2023, 12:34:11 pm
Не получится, у меня не на одну статью материалов по разной тематике, но с учетом санкций не выйдет.

А пробовали слать?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Март 07, 2023, 01:16:59 pm
А пробовали слать?
Зачем пробовать - я два раза статьи публиковал и процедура одна и та же.
Вам потребуется как минимум почтовый адрес вне территории под санкциями для корреспонденции, а также нужно будет обналичить именной чек (что в нынешней ситуации думаю будет просто невозможно). Можете почитать у них на сайте authors guide (по крайней мере раньше он у них был)
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: rtty от Март 07, 2023, 01:51:19 pm
Нда, какая бредовая авторизация для публикаций, не знал!
Хотя они даже ЛОТВ упростили последние годы, кажется достаточно стало фото/сканов паспорта и разрешения.

В "наш" Радио тогда, хоть что-то будет актуальное по КВ р/л теме.


Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Март 07, 2023, 09:01:48 pm
разобрался из-за чего такой странный АМ шум был - проблема со стабильностью частоты (или очень большой фазовый шум в ближней зоне)
Запитал цепи синтезатора + 5 Вольт от сетевого блока питания. Надеюсь не будет сильных изменений частоты как ранее из-за разряда батареек. Измерения после 30 минут работы. На рисунках спектры ФШ и АШ, форма напряжения выходе ГУН и после делителя частоты.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Март 07, 2023, 09:28:57 pm
Запись.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: UR3IQO от Март 08, 2023, 10:26:55 am
Совпадает хорошо, в начале записи есть небольшая нестабильность, отрезал кусок в начале. Подозреваю, что это проделки согласования частот дискретизации АЦП/внутреннего клока в компе. Что именно там используется не знаю - скорее всего какой-нить ASRC, он вполне может давать такой эффект.
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: Егм от Март 08, 2023, 03:25:52 pm
Скрипт в матлабе у меня несколько упрощенный
Если не секрет может скриптом матлаба поделитесь ?
Название: Re: Измерения ФШ, метод ФАПЧ
Отправлено: sgk от Март 08, 2023, 07:53:06 pm
Совпадает хорошо, в начале записи есть небольшая нестабильность, отрезал кусок в начале
Если убрать в Осциллометре коррекцию СПМ 3 дБ которая по описани для того, что бы визуально линия шума была на таком уровне который покажет "честный" среднеквадратичный вольтметр полосе 1 Гц, то данные будут практически "один в один".
В отношении нестабильности. Записывать стал тогда когда изменение разностной частоты стало 1/100 Герца за 20-30 секунд. При просмотре записи удивился, что первые секунды нестабильны. Спасибо за пояснение.