Agilent / Keysight E5503B — Phase Noise Measurement System (фазовые шумы)

Важно: обозначение E5503B относится к семейству измерительных систем фазовых шумов Agilent (позже — Keysight). Это не самостоятельный «прибор-коробка», а конфигурируемая система на базе анализатора спектра (E4440A/E4443A/E4445A PSA или N9020A MXA и др.) + Hardware-блоков (Phase Noise Interface, Downconverter, Reference Source). Поэтому серия шла как E5500 Series Phase Noise Measurement System с вариантами поставки.

Описание

Agilent E5503B — система измерения фазовых шумов (Phase Noise Measurement System) класса high-end. Предназначена для измерения односторонней спектральной плотности фазовых шумов L(f) генераторов, синтезаторов, VCO, DRO, кварцевых и сапфировых резонаторов, трансиверов и компонентов СВЧ-тракта.

Система реализует несколько методов измерения в автоматическом режиме:

• PLL / Phase Locked Loop method — для источников с возможностью взаимной синхронизации;
• Direct Spectrum (Baseband) method — для свободных генераторов, использует I/Q-демодуляцию;
• Discriminator method (delay line) — для источников, которые нельзя фазово залочить (два независимых генератора);
• Cross-Correlation (в конфигурациях с двумя каналами) — снижение шумов измерительной установки;
• AM Noise — измерение амплитудных шумов отдельно от фазовых.

Управление и обработка — через ПО Agilent E5500 Phase Noise Measurement Software (позднее Keysight EEsof / N5510-серия). Результаты: графики L(f) в диапазонах offset от 0.01 Гц до 100 МГц, jitter (rs/pp), Allan variance, интегрированный RMS-фазовый шум.

Технические характеристики (типовые для E5503B)

| Параметр | Значение | |---|---| | Тип системы | Phase Noise Measurement System (модульная) | | Диапазон несущих частот | ~ 10 МГц … 26.5 / 40 / 50 ГГц (зависит от RF-секции и downconverter'а) | | Диапазон offset-частот | 0.01 Гц … 100 МГц (с расширением) | | Типовая чувствительность (при 1 ГГц, offset 10 кГц) | ≤ –165 дБн/Гц (cross-correlation, dual-channel) | | Чувствительность (одиночный канал) | ~ –150 … –155 дБн/Гц при тех же условиях | | Диапазон измеряемых уровней L(f) | от –180 до –20 дБн/Гц | | Динамический диапазон входного сигнала | ~ 0 … +20 дБм (рабочий уровень typically +10 … +15 дБм) | | Встроенные источники опор | опционально: DRO / Synthesized / Quartz reference | | Промежуточная частота (IF) | 10 / 100 МГц (в downconverter) | | Питание интерфейса | 100-240 В AC, 50/60 Гц | | Подключение к ПК | GPIB (IEEE-488), LAN (в более поздних конфигурациях) | | ПО | Agilent E5500 Series Phase Noise Software (Windows) | | Выходы/входы | RF In, Ref In, IF Out, Baseband I/Q (BNC/SMA), 10 МГц ref | | Рабочая температура | +15 … +35 °C | | Габариты (блок интерфейса) | ~ 178 × 425 × 500 мм (4U) |

Примечание: конкретные значения сильно зависят от комплектации конкретного Option —см. далее.

Парт-номера (Part Numbers / модели)

Семейство E5500, компоненты и опции (аглийские оригиналы):

| Part Number | Описание | |---|---| | E5500A | Базовая система Phase Noise Measurement (older) | | E5501B | Phase Noise Test Set / interface | | E5502B | Phase Noise Personality (software/controller package) | | E5503B | Phase Noise Measurement System (standard conf. — ref source free, ext. needed) | | E5504B | Full system with internal reference DRO / synthesized source | | E5505A | Следующая революция (replaces B-series), Phase Noise Measurement System with cross-correlation | | E4440A / E4443A / E4445A | PSA Spectrum Analyzers — используются как основной анализатор | | N9020A / N9030A | MXA / PXA — используются в поздних конфигурациях | | E5500-OPT-xxx | Различные опции (Option 001 = low-noise input, Option 1CP, etc.) | | E5503B-OPT-1CP | Криогенная опция reference / special input | | E5503B-OPT-UK6 | Коммерческое калибровочное ПО | | 11848A | Phase Noise Interface (для B-семейства) | | 11729C | Downconverter (carrier / IF / output) | | 8663A / E8257D / E8663D | Внешние источники сигнала / LO | | 70422A | Closed-loop phase detector под 26.5 ГГц | | E5500-80001 … 80010 | Калибровочные / тестовые кабели, комплекты | | 08553-60153 | Cross-correlation двух-канальный интерфейс | | E5505A-XX1 | Пример опциональной конфигурации high-freq option |

Совместимые модели

Основной анализатор (host spectrum analyzer):

• Agilent/HP E4440A (PSA 3 ГГц)
• Agilent E4443A (PSA 6.7 ГГц)
• Agilent E4445A (PSA 13.2 ГГц)
• Agilent E4448A / E4446A (26.5 / 44 ГГц PSA)
• Keysight N9020A MXA
• Keysight N9030A/N9030B PXA
• Earliest формфакторы на базе 8560E / 8563E — ограниченно

Источники опор / LO:

• HP/Agilent 8663A / 8657B Synthesized Generator
• Agilent E8257C / E8257D / E8663D PSG
• Agilent 83731/83732/83733
• Внутренние low-noise reference (B-серии): DRO-lo, 10 МГц OCXO

Downconverter и interface:

• E5501B — Phase Noise Interface
• 11848A — Controller / Phase Noise Interface
• 11729C — Carrier/varactor downconverter
• 704nnA — High frequency extender

Прочее сопутствующее:

• Кабели с известными общими фазовыми характеристиками — коаксиальные NC-серии
• Attenuators, adapters, isolators Agilent для блакировки тракта
• РС-контроллер (Windows) с GPIB интерфейсом (Agilent 82357A/B, PCI-GPIB)
• Опорные кварцевые генераторы — 8607B, 10811 серия

Области применения

• Измерение L(f) генераторов S-диапазона и СВЧ
• Проверка синтезаторов / DRO / MAF-ов в радарах и связи
• Оценка вклада ФШ в системы ФАПЧ и DDS
• Time Domain оценка: Jitter, Allan Deviation
• Кустанционные low-noise измерения с рас-корреляцией

Резюме

• E5503B — профессиональная модулярная система измерения фазовых шумов, максимально гибкая, собирается под конкретную задачу.
• Существует целое семейство — E5500/E5501/E5502/E5503/E5504/E5505A; «final evolution» — E5505A с cross-correlation и расширением до 26.5 ГГц и выше.
• При повторной поставке/сервисе обязательно уточнять полный Product Configuration Code (например, E5503B 1CP UK6), потому что теххарактеристики сильно зависят от options и установленного spectrum analyzer.

Если нужно — напишу типовое Measurement Uncertainties Table или вид Plot L(f) dBc/Hz vs Offset frequency с типичными масками для E5500-систем.