简介
在雷达运用中，相位噪声是要求高杂波衰减的体系的要害功能目标。相位噪声是一切无线电体系都会关怀的问题，可是雷达比较通讯体系来说特别要求十分接近载波频率的频偏方位的相位噪声功能。
这些高功能体系中的体系规划人员将挑选超低相位噪声振荡器，而且从噪声视点来讲，信号链的方针便是使振荡器相位噪声曲线的恶化最小。这就要求对信号链上的各种元器件做剩余或加性的相位噪声丈量。
最近发布的高速数模转化器(DAC)产品关于频率转化阶段需求的任何LO的波形生成和频率创建都十分有吸引力。可是，雷达方针会应战DAC相位噪声的功能。
图1. AD9164相位噪声的改善
在本文中，咱们将展现AD9164 DAC在10KHz 频偏处超越10dB的改善的丈量成果。改善如图1所示，而且咱们将会评论怎么经过结合电源稳压器挑选和测验设置改善来到达这一成果。
相位噪声界说
相位噪声是周期信号过零点差错的丈量。考虑有相位动摇的余弦波
相位噪声能够经过相位改变的功率谱密度来确认
就线性而言，单边相位噪声界说为
相位噪声 一般以10log(L(f))的dBc/Hz为单位来表明。然后能够将相位噪声数据制作到相对RF载波的偏移频率中。
图2. 相位噪声绘图办法
相位噪声进一步的重要界说便是肯定相位噪声和剩余相位噪声。肯定相位噪声是体系中丈量的总相位噪声。剩余相位噪声是测验设备的加性相位噪声。这种区别在测验设置和确认体系中元件等级相位噪声奉献的过程中至关重要。
DAC/DDS相位噪声丈量办法
本部分图表显现DDS相位噪声测验设置。关于DAC相位噪声丈量，能够设想将DAC作为直接数字频率组成器(DDS)子体系的一部分。DDS是经过将与DAC通讯的单片IC或FPGA或ASIC中的数字正弦波形式送给DAC来完结。在现代DDS规划中，数字相位差错能够远低于DAC差错，而且DDS相位噪声丈量一般受限于DAC的功能。
最简略和最常见的测验设置如图3所示。一个时钟源用于DDS而且DDS的输出馈入到一个互相关类型的相位噪声剖析仪 。因为只需求一个DDS，所以很简单完结。可是，在这样的测验设置下，没有办法提取振荡器的奉献以便只是显现DDS的相位噪声。
图3. 肯定相位噪声DDS测验设置包含DAC和振荡器噪声
图4显现了两种常用的办法用来从丈量中去除振荡器的相位噪声，供给剩余噪声丈量。这些丈量办法的缺点在于，在测验设置中需求额定的DAC。可是，长处是能够运用于体系级剖析预算，作为DAC相位噪声奉献的一种十分好的目标。
图4a. 运用鉴相器办法的DDS剩余相位噪声丈量
图4a显现的是鉴相器办法。这种状况下，运用两个DAC，将两个DUT都下变频至DC，能够减去振荡器的奉献。
图4b. 运用互相关办法丈量DDS剩余相位噪声
图4b显现的是运用互相关相位噪声剖析的办法。这种状况下，DDS2和DDS3能够用于将时钟奉献转化到丈量的LO端口，在互相关算法中去除它们的奉献，并在丈量中获取DDS1剩余相位噪声。
电源噪声奉献
在低噪声模仿和RF规划中，电源噪声是公认需求考虑的要素。电源纹波会周期性的调制到RF载波并在RF载波的频偏等于纹波频率的当地发生杂散。稳压器1/f噪声也会调制到RF载波中，并体现在相位噪声曲线中。图5显现了这些原理。
图5. 电源缺点调制到RF载波上。
丈量成果
在研讨DAC真实的相位噪声功能的过程中，需求一起考虑测验设置和稳压器的噪声功能。
DAC初始评价板包含ADP7140稳压器用于给模仿和时钟供给电压。将噪声谱密度与最近发布的超低噪声稳压器和所选的ADM7155进行比照。图6如产品数据手册所示显现了这些噪声密度的比照状况。电源修正仅将ADM7155用于AD9164时钟(数据手册引脚VDD12_CLK)和模仿电压(数据手册引脚VDD12A)。
接下来，考虑剩余相位噪声的测验设置选项。因为实用性和方便性，自带互相关办法的Rohde and Schwarz FSWP成为首选。运用的测验设置如图7所示。
图6. 稳压器噪声密度比较。留意Y轴单位——ADM7155提高了一个数量级
图7. AD9164相位噪声丈量的测验设置
图8. AD9164 800 MHz输出相位噪声比较
图8显现了三种状况的丈量成果。赤色曲线显现了初始评价板的肯定相位噪声丈量成果。浅蓝色曲线也是一种肯定丈量成果，但提高了稳压器功能。深蓝色曲线是剩余相位噪声丈量成果，也提高了稳压器功能。
丈量成果指出了在初始研讨中并不显着的三种惯例的约束区间。低于1 kHz的频率受限于时钟源近载波噪声。1 kHz至100 kHz的频率受限于稳压器挑选。高于100 kHz的频率受限于时钟源。因为运用的时钟是用晶体振荡器倍频发生的6GHz，滚降来自于倍频电路中的RF滤波器，因而高于10 MHz的急剧下降来自于时钟源。
其他的一些DAC频率也运用了提高稳压器功能的剩余相位噪声办法进行了丈量，图9中概述了部分。这些改善在几个评价板上都做了复现，一切的状况都显现了相同的改善后的成果。
图9. 改善了低噪声稳压器功能的AD9164剩余相位噪声丈量
表1. 包含一流的噪声密度功能的稳压器系列
超低噪声稳压器系列的噪声密度类似，如表1所示。正如本文所展现的，稳压器对DAC的相位噪声影响是值得留意的，超低噪声稳压器系列引荐用于任何要求最佳的相位噪声功能的RF体系中。
结语
相位噪声根底界说的温习、肯定和剩余相位噪声、DAC相位噪声丈量测验设置以及稳压器噪声奉献。
本文演示的DAC相位噪声功能改善包含剩余相位噪声丈量办法和最佳稳压器挑选。终究成果是，经过ADI公司的低噪声稳压器系列对模仿电压和时钟电压供电时，AD9164现在可支撑超低相位噪声、根据DDS的运用。
参考文献
Bergeron，Jarrah，“剖析及办理电源噪声和时钟颤动对高速DAC相位噪声的影响”，《模仿对话》，第51卷，2017年。
Calosso，Claudio E.，Yannick Gruson和Enrico Rubiola，“DDS中的相位噪声和起伏噪声”，IEEE频率操控专题论文集，2012年。
Jayamohan，Umesh，“为GSPS或RF采样ADC供电;开关与LDO”。《模仿对话》，第50卷，2016年。
“11729B-1产品笔记，微波振荡器的相位噪声特性：鉴相器办法”，Agilent，2007年5月。
Reeder，Rob，“高速ADC的电源规划”，ADI公司，2012年。
Walls，Warren F.，“穿插相关相位噪声丈量”，IEEE频率操控专题论文集，1992年。
作者简介：
Peter Delos
Peter Delos [peter.delos@analog.com]是ADI公司航空航天和防务部的技能主管。他于1990年取得美国弗吉尼亚理工大学电气工程学士学位(BSEE)，并于2004年取得美国新泽西理工学院电气工程硕士学位(MSEE)。1990年至1997年，他为美国水兵核电站方案作业。作业内容包含：完结水兵核电站校园官员方案，担任水兵潜艇基地教师，领导康涅狄格州格罗顿的海狼级潜艇的现场电气工程师。
1997年，他接受了洛克希德马丁公司在新泽西州穆尔斯顿的一个职位，开端了一段硕果累累的作业进程，为多个雷达和电子战方案开发接收机/鼓励器和频率组成器。这段阅历包含架构界说、具体规划、快速原型开发、制作、现场装置和协调多个工程专业。他的作业引领了相控阵接收器/鼓励器从集中式架构到阵列上数字波束组成体系的改变。
Jarrett Liner
Jarrett Liner [ jarret.liner@analog.com]是ADI公司航空航天和防务部(坐落美国北卡罗来纳州格林斯博罗)的RF体系运用工程师，他在RF体系和元件规划方面阅历丰富。
此前，他是军用和航空航天范畴SiC衬底GaN放大器
运用工程师。其从前的阅历还包含从事13年的RF %&&&&&% WLAN功率放大器和前端模块的规划与测验作业。他曾作为电子技师在美国水兵执役6年。Jarrett于2004年取得美国北卡罗来纳州农业技能州立大学(坐落北卡罗来纳州格林斯博罗)电气工程学士学位。
当Jarrett不在实验室仿真电路或丈量数据时，他可能在山地上骑自行车、在健身房教授自行车课程、跑步或许在院子与他的四个孩子追逐嬉戏。
