Forum: HF, Funk und Felder Phase Noise bei R&S


von diddi (Gast)


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Moin,

hat hier jemand eine Ahnung wie R&S in den Vektor Sinalgeneratoren 
(SMU200 )auf SSB Phase Noise bei 20KHz von -131dBc kommt.Bzw. habe was 
von Multi-Loop Sythesizern gelesen, aber was sind denn das für VCOs?

diddi

von i-Troll (c) (Gast)


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Wie man da hin kommt ? Durch messen ? Nein, wie man das baut ?

von Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)


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Hi, diddi,

> hat hier jemand eine Ahnung wie R&S in den Vektor Sinalgeneratoren
> (SMU200 )auf SSB Phase Noise bei 20KHz von -131dBc kommt. Bzw. habe was
> von Multi-Loop Sythesizern gelesen, aber was sind denn das für VCOs?

So sehr das Phasenrauschen die Qualität eines Messsenders ausmacht, so 
sehr fragst Du hier nach den wichtigsten Geheimnissen der Produktlinie.

Rohde, Ulrich L.: "Digital Pll Frequency Synthesizers: Theory and 
Design", Prentice Hall (September 1982)
empfiehlt sich - wie auch weitere Bücher und Artikel des Verfassers und 
Miteigentümers von Rohde&Schwarz.

Lohnend ist auch ein Blick in dessen Firma: 
http://www.synergymwavegmbh.com/ sowie http://www.synergymwave.com/

Ciao
Wolfgang Horn

von Ralph B. (rberres)


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diddi schrieb:
> hat hier jemand eine Ahnung wie R&S in den Vektor Sinalgeneratoren
>
> (SMU200 )auf SSB Phase Noise bei 20KHz von -131dBc kommt.

Durch entsprechende Auslegung der Geschwindigkeit in der 
Phasenregelschleife. Aber du kannst den Angaben von R&S ruhig glauben. 
Die stimmen und sind meist eher konservativ angegeben.

Bzw. habe was
>
> von Multi-Loop Sythesizern gelesen, aber was sind denn das für VCOs?

In der Regel sind Synthesizer mit solch einen enorm großen 
Abstimmbereich

Fraktional-N Synthesizer. Die Phasenmodulation die durch das fraktionale 
Teilen entsteht wird durch eine entgegengesetzte Spannung wieder 
kompensiert. Das ist Technik wie sie schon seit fast 30 Jahren 
angewendet wird und sich bewährt hat.

Eventuell kommt in einer verschachtelten Regelschleife auch noch ein DDS 
Synthesizer für kleine Einstellbereiche vor, welche aber dann vertikal 
mindestens 16Bit Auflösung haben muss, um diese Rauschabstände 
realisieren zu können.

Ralph Berres

von Martin (Gast)


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Wenn ein Signal geteilt wird, nimmt der Noise Floor um 20 log ( N ) ab 
bzw. zu bei Vervielfachung.

Was soll die Aussage

Ralph Berres schrieb:
> welche aber dann vertikal
> mindestens 16Bit Auflösung haben muss, um diese Rauschabstände
> realisieren zu können.

bedeuten? Versteh ich nicht. Danke für Anrworten

von Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)


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Hi, Martin,

> Wenn ein Signal geteilt wird, nimmt der Noise Floor um 20 log ( N ) ab
> bzw. zu bei Vervielfachung.
>
> Was soll die Aussage
Genauer: Wenn das Signal eines Oszillators mit einem synchronen 
Frequenzteiler geteilt wird, dann wird dessen Phasenjitter (entspricht 
dem Phase Noise) gemittelt und nimmt daher ab.

Andererseits, wenn man das Signal des Oszillators vervielfacht, dann 
auch die Fehler, dann nimmt das Phase Noise zu.

>> welche aber dann vertikal
>> mindestens 16Bit Auflösung haben muss, um diese Rauschabstände
>> realisieren zu können.
>
> bedeuten? Versteh ich nicht. Danke für Anrworten
Bei der Quantisierung eines Signals verursachen die Quantisierungsfehler 
ein Rauschen. Je höher die Auflösung, desto geringer.

Ciao
Wolfgang Horn

von Ralph B. (rberres)


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Martin schrieb:
> Wenn ein Signal geteilt wird, nimmt der Noise Floor um 20 log ( N ) ab
>
> bzw. zu bei Vervielfachung.

Wie Wolfgang schon geschrieben hat, gilt das nur für ganzzahlige 
Teilerverhältnisse. Sobald aber das Teilerverhältnis ungerade wird, oder 
gar einen Bruch ( Zahl hinterm Komma ) enthält entstehen dort genau 
Phasensprünge, die man bei einen Fraktional/N Teiler wieder weitgehend 
kompensieren kann, weil der Bruch bekannt ist.

Bei DDS Synthesizer entstehen auch Brüche, die aber fast unvorhersehbar 
sind. Diese hängen von dem Verhältnis Taktfrequenz zu Ausgangsfrequenz 
und der Länge des Inhaltes der Sinustabelle im Eprom ab.


Die Auflösung des DA Wandlers und somit die Wortbreite der Daten am 
Ausgang der Sinustabelle limitieren den Rauschabstand nochmals.
( Quantisierungsrauschen ).

Aber das hat Wolfgang ja auch schon angedeutet.

Es gibt bestimmte Frequenzen wo die Phasensprünge beim DDS Synthesizer 
verschwinden. Die kann man auch errechnen. Dann spielt nur noch das 
Quantisierungsrauschen eine Rolle.

Aber man will ja beliebige Frequenzen erzeugen , und nicht nur ganz 
bestimmte Frequenzen, sonst würde man mit einen Synthesizer mit 
ganzzahligen Teilerverhältnis auskommen, wie es übrigens heute noch die
professionellen KW-tverkehrsempfänger renomierter Firmen ( wie 
Rohde&Schwarz Plessey ) machen. Und zwar wegen des Phasenrauschen des 
Lokaloszillators, welche sich reziprog auf das Eingangssignal mischt.

Afunkempfänger zählen da nicht drunter. Diese verwenden heute mehr oder 
weniger schlechte DDS Synthesizer mit all seinen bekannten Nachteilen.
Intermodulationsfreier Dynamikbereich von über 100dB ist mehr ein 
theoretischer Wert, der durch das reziproge Mischen des Phasenrauschen 
wieder verschlechtert wird.

Ralph Berres

von Hans Dampf (Gast)


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Ralph Berres schrieb:
> Intermodulationsfreier Dynamikbereich von über 100dB ist mehr ein
> theoretischer Wert, der durch das reziproge Mischen des Phasenrauschen
> wieder verschlechtert wird.

Der Intermodulationsfrei Dynamikbereich ist vom Phasenrauschen 
vollkommen unabhängig, da er gänzlich andere Enstehungsursachen hat. Er 
kann also nicht durch Phasenrauschen verschlechtert werden.

Richtig ist, dass die die Empfängerdynamik (der Abstand zwischen dem 
kleinsten und dem stärksten Signal, das von einem Empfänger gleichzeitig 
verarbeitet werden kann) in Trägernähe durch Phasenrauschen 
eingeschränkt wird, weil um den Träger der Rauschflur durch reziprokes 
Mischen des Local Oszillator Phasenrauschens angehoben wird. Aber das 
hat mit Intermodulation wiederum nichts zu tun.

Grüße

von Ralph B. (rberres)


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Hans Dampf schrieb:
> Richtig ist, dass die die Empfängerdynamik (der Abstand zwischen dem
>
> kleinsten und dem stärksten Signal, das von einem Empfänger gleichzeitig
>
> verarbeitet werden kann) in Trägernähe durch Phasenrauschen
>
> eingeschränkt wird, weil um den Träger der Rauschflur durch reziprokes
>
> Mischen des Local Oszillator Phasenrauschens angehoben wird. Aber das
>
> hat mit Intermodulation wiederum nichts zu tun.

Das ist richtig. Aber die Firmen wie Kenwood , Icom und Konsorten werben 
aber immer mit dem intermodulationsfreien Dynamikbereich von 100db und 
mehr, ( hier ist allgemein die Empfängerdynamik gemeint )und verlieren 
über das Phasenrauschen keine Silbe.

Müssen ( und wollen ) sie auch nicht, weil den meisten Funkamateuren die 
Problematik mit dem Phasenrauschen offenbar vollkommen unbekannt ist.

Die Hersteller müssten sich ja sonst ernsthaft auch Gedanken über das 
Rauschen des Localoszillators machen. Und das würde ja Geld kosten, da 
DDS Synthesizerchips mit 16Bit DA Wandler eher selten anzutreffen sind.

Aber selbst das wäre in diesem Falle noch zu wenig.

Ralph Berres

von Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)


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Hi, Ralph,

> ...verlieren über das Phasenrauschen keine Silbe.
>
> Müssen ( und wollen ) sie auch nicht, weil den meisten Funkamateuren die
> Problematik mit dem Phasenrauschen offenbar vollkommen unbekannt ist.

Nun ja, etwas schwerer ist halt die Vorstellung von einem starken 
Rundfunkträger im Nachbarkanal, und was mit dessen Spektrum passiert, 
wenn der eigene LO über viele kHz rauscht...

Ich erinnere mich noch an die Zeit, als ich über die komische Weiche am 
Mischerausgang staunte und dann über "Reflexionen" aus dem ZF-Filter las 
und "reziprokes Mischen".

Ja, richtig, mal den nächsten Testbericht etwas genauer lesen, 
insbesondere über die Testbedingungen.

Ciao
Wolfgang Horn

von Ralph B. (rberres)


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Wolfgang Horn schrieb:
> Ich erinnere mich noch an die Zeit, als ich über die komische Weiche am
>
> Mischerausgang staunte und dann über "Reflexionen" aus dem ZF-Filter las
>
> und "reziprokes Mischen".

Selbst diese einfachen Dinge. wie Ringmischer breitbandig mit 50 Ohm 
mittels Diplexer abschließen, hat sich bei den Afunkhersteller immer 
noch nicht rumgesprochen. Da wird munter das nachfolgende Filter direkt 
an den Ausgang des Mischers angeschlossen. Aber das ist fast schon ein 
anderes Thema.

Manchmal habe ich den Eindruck, das die Afunkreceiver von 
Gleichstromingenieuren entwickelt werden.

Ralph Berres

von Hans Dampf (Gast)


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Man findet heute aber auch schon erfreuliche Beispiele für gute 
Empfänger-Oszillatoren - man hat deren Wichtigkeit offensichtlich 
mittlerweile erkannt. Zumindest in den Testberichten der QST und der 
Radcom wird seit 2007 auch der durch reziprokes Mischen begrenzte 
Dynamikbereich gemessen. (RMDR Reciprocal Mixing Dynamic Range).

Es gibt eben nicht "DEN Dynamikbereich" sondern verschiedene voneinander 
unabhängige Dynamik Bereich Definitionen - und alle haben ihre 
Berechtigung. Der Intermodulationsfreie Dynamikbereich ist hautpsächlich 
dann wichtig, wenn viele Signale im Empfänger Frontend verarbeitet 
werden müssen. Der durch Phasenrauschen verursachte "Reciprocal Mixing 
Dynamic Range" ist nur dann relevant, wenn in der Nähe eines starken 
Störträgers ein schwaches Signal empfangen werden soll, das mit vom 
Oszillator zugerauscht wird.

Und Dynamikbereiche über 100dB (IMD, RMDR, Blocking DR) sind keine 
theoretischen Werte, sondern real und messbar. Im Gegensatz zum 
Interceptpunkt 3. Ordnung, der durch Extrapolation ermittelt wird und 
nur als theoretischer Vergleichswert dienen soll. Richtig ist, dass die 
oft sehr guten BDR Werte nicht ausgenutzt werden können, weil vorher die 
Empfindlichkeit durch Phasenrauschen desensibilisiert wird - aber 
wiederum nur in Trägernähe.

Richtig wichtig ist gutes Phasenrauschen bei digitalen 
Modulationsverfahren mit vielen Zuständen. Dort äußert sich 
Phasenrauschen als Jitter und die Fehlerrate steigt.

Aber ich glaube jetzt sind wir vom Ursprungsthema etwas abgekommen.

Grüße

von Sascha (Gast)


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Hallo,
und Danke an Wolfgang für den Link, da gibts ja wirklich gute Teile für 
meine Umbauten und Weiterentwicklungen von meinen alten 
Spektrumanalyzer.

Ich habe auch einen PLL Synthsizer mit ADF4001 aufgebaut und ganz klar 
bei einem Festen Teilverhältniss mit relativ schneller 
Phasenvergleicherfrequenz und Loop Filter 4.Ordnung ist auch mehr an 
Rausabstand drin.

Gruß Sascha

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