R&S®FSWP 支持外部本振

您的任务

R&S®FSWP 等现代相位噪声分析仪配备内部信号源并采用互相关技术，可以在几秒钟内测量几乎所有信号源，例如恒温晶体振荡器 (OCXO)、合成器或压控振荡器 (VCO)。但是，内部信号源必须覆盖 1 MHz 至 56 GHz 的频率范围，性能也无法与在固定频率工作的高端信号源相媲美，例如 OCXO、介质振荡器 (DRO) 和蓝宝石负载腔体振荡器 (SLCO)。这些信号源的调谐范围较小，但具有出色的相位噪声性能。以 Marki Microwave SLCOX0573 为例，需要测量其在 8 GHz 频率下、10 kHz 频偏处达到 –157 dBc (1 Hz) 的相位噪声灵敏度。

R&S®FSWP50 可一键完成测量。但是，为了准确测量这些振荡器的相位噪声性能，在 10 kHz 频偏处需要进行超过 10,000,000 次平均，在 10 Hz 频偏处需要约 1,000 次。进行大量平均计算虽然可行，但需要较长时间才能得到最终结果。如果高端信号源的开发人员希望优化设计，就需要在几秒内快速获得测量结果。

应用

使用与被测设备 (DUT) 性能水平相当或相近的本振 (LO)，以减少互相关次数并更快获得测量结果。

罗德与施瓦茨解决方案

R&S®FSWP 可以通过外部信号源测量高端器件。图 1 所示的测试系统中，两个 SLCO 作为本振，分别连接至本振辅助输入端 CH 1 IN 和 CH 2 IN。第三个 SLCO 作为 DUT，连接至 R&S®FSWP 的射频输入端。本振路径中还可以增加两个放大器，因为互相关处理会抑制放大器产生的加性噪声。在此测试系统中，本振信号源的工作频率需要与 DUT 相同。R&S®FSWP 建立锁相环 (PLL)，将外部 SLCO 锁定至 DUT。R&S®FSWP 后面板上配有用于锁定 SLCO 的调谐输出端。输出端的调谐电压范围为 0 V 至 8 V，负调谐斜率约为 2 kHz/V。DUT 的调谐电压 V_Tune 始终设为 4 V。

图 2 显示了调谐电压菜单的设置界面。两个调谐输出均设为“Tuned”（已调谐），并根据实际情况输入灵敏度和调谐范围。在本例中，环路带宽设为 50 Hz。由于振荡器的调谐输入通常采用外部滤波，因此实际环路带宽可能更小。界面底部显示信号源的频率偏差和调谐电压。

只要电压未达到最小值或最大值，振荡器就会锁定到 DUT，此时即可开始测量。图 3 显示了测量结果。在 10 Hz 频偏处只需一次平均，相当于在 10 kHz 频偏处进行 1,000 次，以在 8 GHz 频率下测得 –157 dBc (1 Hz) 的相位噪声。图中的灰色区域表示互相关增益，其位置明显低于测量迹线，表明 DUT 已得到正确测量，测量结果未受到测试与测量设备的限制。

图 4 显示了使用内部信号源进行相同测量的结果。R&S®FSWP 显示出相同的测量值，但需要进行 100 倍的互相关计算，才能使灰色区域明显低于测量迹线，从而确保 DUT 得到正确测量，并获得更加平滑、可靠的测量迹线。

总结

R&S®FSWP 使用外部信号源作为本振，能够在几秒内测量高端信号源，这一点已在具有固定频偏的光子振荡器测量中得到证实 [2]。现在，借助调谐端口可以将本振锁定到 DUT，从而实现更宽的频偏范围。“双 DUT 方法”在此模式下同样适用，可以将第二个 DUT 信号分路后分别馈入两个本振输入端。最后，需要从测量结果中减去 3 dB，因为本振的相位噪声无法通过互相关得到抑制。

参考

[1] G. Feldhaus 和 A. Roth，“A 1 MHz to 50 GHz direct down-conversion phase noise analyzer with cross-correlation”，发表于欧洲频率和时间论坛 (EFTF)，英国约克，2016 年 4 月。

[2] “Cross-spectrum Phase Noise Measurements of 10-15-level Stability Photonic Microwave Oscillators”，M. Giunta、B. Rauf、S. Pucher、S. Afrem、W. Wendler、A. Roth、J. Kornprobst、S. Peschl、J. Schulz、J. Schorer、M. Fischer 和 R. Holzwarth，2025 年 IEEE MTT-S 国际微波研讨会 (IMS)，Th2D-4。