Измерения ФШ, метод ФАПЧ

[sgk]

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?

[UR3IQO]

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?

[UR3IQO]

Оконную функцию нашел, посмотрел в матлабе - вроде как ничего особенного, может кому будет интересно или пригодится:

[Егм]

Оконную функцию нашел

Спасибо .
Ссылку на источник дадите ?

[sgk]

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.

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.

[Егм]

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 .

[sgk]

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?

[Егм]

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 .
 

[Егм]

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 .

[rtty]

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)

[sgk]

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?

[Егм]

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 ? ? ?

[sgk]

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?

[UR3IQO]

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.

[UR3IQO]

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