Tabellenkalkulationsrechner für Phasenrauschen | Zurück zu Entwicklungsrechnern
Über diesen Rechner
Viele Industriestandards legen die Einhaltung eines maximalen Phasen-Jitter-Werts in Einheiten von Effektivwert pro Sekunde für die Jitter-Erzeugung fest. Eine Methode zur Bestimmung der Konformität besteht darin, Phasenrauschdaten zu messen und daraus den Phasenjitter zu berechnen. Allerdings ist es manchmal verwirrend, wie diese Konvertierung durchgeführt wird. Eine zusätzliche Komplikation entsteht, wenn der Industriestandard Jitter-Konformitätszahlen nach Anwendung eines bestimmten Hochpass- oder Bandpassfilters angibt. Der untenstehende Tabellenkalkulationsrechner führt diese Operationen aus und zeigt die dahinter stehende Mathematik auf.
Der Tabellenkalkulationsrechner geht davon aus, dass das Phasenrauschen gemessen wurde und seine Rohdaten beispielsweise in Spaltenform als (Frequenz, dBc/Hz) vorliegen. Der Rechner geht außerdem davon aus, dass die Rohdaten eine lange Liste von (x,y)-Daten für (Hz, dBc/Hz) sind und eine genaue stückweise lineare Annäherung an die tatsächlichen Daten darstellen, die auf einer linear-linearen Skala dargestellt werden.
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Wie die Tabelle Phasenrauschen integriert
Laden Sie die Excel-Datei herunter, öffnen Sie sie und überprüfen Sie die ersten beiden Spalten mit Beispieldaten (Dateien wurden zur Unterstützung von Excel 97 und späteren Versionen gespeichert). Die Beispieldaten verwenden einen beliebigen Filter 2. Ordnung, der angepasst werden kann.
Der Rechner beginnt mit der Antilogisierung der dBc/Hz-Daten, um die Integration zu unterstützen. Der Einfachheit halber wird die Trapezregel zur Integration zwischen Datenpunkten angewendet. Genauere Integrationsmethoden sind möglich, aber das Endergebnis ändert sich nicht, vorausgesetzt, die Frequenzschrittgröße Ihres Instruments ist ausreichend klein (versuchen Sie, mindestens 20 Datenpunkte pro Dekade zu verwenden, um sicherzustellen, dass die abgetasteten Daten eine stückweise lineare Annäherung an sind die tatsächliche Phasenrauschkurve). Der Einfachheit halber stellt die hier heruntergeladene Tabelle nur einen begrenzten Datensatz dar. Ihre eigentliche Datendatei sollte viel mehr Daten enthalten.
Der Rechner schließt die Integration ab, indem er die Daten in der Trapezregelspalte summiert. Da die Phasenrauschmessung nur ein einzelnes Seitenband berücksichtigt, multiplizieren Sie diese Zahl mit zwei, um das andere Seitenband zu erfassen. Die resultierende Zahl ist die Varianz. Ziehen Sie die Quadratwurzel, um die Standardabweichung des Phasenjitters im Bogenmaß zu erhalten. Da der Mittelwert der Verteilung Null ist, wird dies in der Praxis häufiger als RMS-Phasenjitter bezeichnet. Teilen Sie durch 2*pi*fc, um die RMS-Phasenjitter-Einheit vom Bogenmaß in Sekunden umzuwandeln, wobei fc die Trägerfrequenz ist. Klicken Sie in der Excel-Datei auf die Registerkarte „Diagramm“, um die Beispieldiagramme für Phasenrauschen anzuzeigen.
Der Rechner ermöglicht auch die Filterung nach Jitter, wie in verschiedenen Industriestandards gefordert. Beachten Sie die branchenüblichen spezifizierten Parameter (Träger- und Polfrequenzen) auf der rechten Seite der Tabelle. Unterschiedliche Standards können berücksichtigt werden, indem diese Werte gemäß der Definition eines bestimmten Standards geändert werden. Standards, die Jitter-Filter für Messungen der Jitter-Erzeugung erfordern, spezifizieren Hochpass- oder Passband-Jitter-Filter und stellen diese Null- und Polfrequenzen sowie Roll-Off-Eigenschaften bereit. Aus diesen Informationen kann eine Übertragungsfunktion des Filters als einfache LaPlace-Funktion erster oder zweiter Ordnung modelliert werden. Mit einfacher Mathematik ergibt sich aus der absoluten Größe dieser Funktion multipliziert mit ihrem konjugierten Komplex die Übertragungsfunktion dieses Filters. Die Spalte „Jitter-Filter“ der Tabelle drückt diesen Wert in dB aus. Der Jitter-Filter lässt sich einfach auf die Rohdaten anwenden, indem die entsprechenden Spalten in dB hinzugefügt werden. Der Rechner integriert dann die gefilterten Phasenrauschdaten, erstellt zunächst sein Anti-Log, bevor er wie oben beschrieben die Trapezregel anwendet. Der Konvertierungsvorgang wird ähnlich wie oben abgeschlossen.
Jitter filtern
Der Rechner ermöglicht auch die Filterung nach Jitter, wie in verschiedenen Industriestandards gefordert. Beachten Sie die branchenüblichen spezifizierten Parameter (Träger- und Polfrequenzen), die sich auf der rechten Seite der Tabelle befinden (siehe Abbildung unten).
Unterschiedliche Standards können berücksichtigt werden, indem diese Werte gemäß der Definition eines bestimmten Standards geändert werden. Standards, die Jitter-Filter für Messungen der Jitter-Erzeugung erfordern, spezifizieren Hochpass- oder Passband-Jitter-Filter und stellen diese Null- und Polfrequenzen sowie Roll-Off-Eigenschaften bereit. Aus diesen Informationen kann eine Übertragungsfunktion des Filters als einfache LaPlace-Funktion erster oder zweiter Ordnung modelliert werden. Mit einfacher Mathematik ergibt sich aus der absoluten Größe dieser Funktion multipliziert mit ihrem konjugierten Komplex die Übertragungsfunktion dieses Filters. Die Spalte „Jitter-Filter“ der Tabelle drückt diesen Wert in dB aus. Der Jitter-Filter lässt sich einfach auf die Rohdaten anwenden, indem die entsprechenden Spalten in dB hinzugefügt werden. Der Rechner integriert dann die gefilterten Phasenrauschdaten, erstellt zunächst sein Anti-Log, bevor er wie oben beschrieben die Trapezregel anwendet. Der Konvertierungsvorgang wird ähnlich wie oben abgeschlossen.