如何使用巴伦测量相位噪声？

相位噪声测量的最准确结果。串联端接（绿色曲线）可以改善相位噪声测量。

图9：156.25MHz LVPECL XO（a）和78.125MHz LVDS XO（b）使用无隔离

巴伦测得输出驱动器不同的阻值及衰减情况下待测器件的相位噪声曲线。

由于巴伦、线缆和待测器件输出端都没有完美匹配到50欧姆，也没有互相匹配，导致驻波和震荡的反射就会发生。这些反射和巴伦隔离度较低导致的信号泄露，共同形成了从巴伦传导至待测器件的反向信号。如果待测器件输出缓冲放大器和其内部的VCO、震荡电路或其他器件之间隔离度较差的话，就会影响待测器件输出信号的相位噪声。使用串联端接将待测器件和传输线阻抗进行匹配，可以吸收反射信号，防止其在待测器件和巴伦之间往复传播。端接阻抗对相位噪声的影响和增加外部衰减相似（比较图9a和图6a）。在待测器件和巴伦之间增加衰减，以2倍于衰减值的方式，有效地改善了负载的回波损耗。

虽然差分时钟输出缓冲放大器被设计成用于驱动50欧姆负载，但是其输出阻抗往往不是50欧姆。使用50欧姆终端负载的测量仪器时，这个问题并不明显，但是当遇到非理想负载的情况就麻烦了。虽然一般普通相位噪声测量时，将待测器件进行串联端接并不实际，选用高回波损耗的器件（低VSWR）依然可以最小化反射波。此外通过使用尽可能短的线缆（巴伦和待测器件之间的线尽量短以防止信号震荡）以降低反射和低隔离导致的驻波。

结论

由巴伦较差的隔离度和阻抗不理想的元件反射共同引起的反向泄露信号会从巴伦传导至待测器件。由于待测器件本身输出阻抗并没有和传输线匹配，反向信号在待测器件输出缓冲放大器处再次反射并在待测器件和巴伦之间往复传播。这最终形成了震荡的驻波，并可能会影响待测器件的工作。如果待测器件的输出缓冲放大器与其内部的VCO、振荡器以及其他器件之间的隔离度较差，此器件产生的相位噪声就会改变。

在相位噪声测量中，增加巴伦对特定的待测器件的影响难以预测。能否测得巴伦的影响取决于很多复杂的因素。这些影响会导致相位噪声测量数据和真实值相比变好或变差。以下是按照优先级罗列了减小测量误差的一些建议。

1、优先选择高隔离度（平衡端口到另一平衡端口之间的隔离度）和高回波损耗的巴伦。所选巴伦应该具有高共模抑制比和较好的幅度相位平衡性。如果其它参数都相同的情况下，选择低插入损耗的巴伦。

2、在巴伦和待测器件之间使用短的相位匹配的同轴线缆。

3、在巴伦和待测器件之间使用最少的外部衰减量，从高衰减逐步降低衰减量，直至信号波形开始变化时的衰减量就是最小必须衰减量。

4、如果巴伦的端口对地直流短路，在巴伦的差分端口使用直流隔离器。

从相位噪声测量的角度看，市场上的巴伦可以分为通用产品和高性能产品。通用的巴伦一般具有±1dB的幅度平衡性和±10度的相位平衡性、6dB的隔离度、10dB的回波损耗和20dB的共模抑制比，有的巴伦的指标比这些还低。高性能巴伦通常具有±0.5dB的幅度平衡性和±5度的相位平衡性、15dB的隔离度、15dB的回波损耗和25dB的共模抑制比，有的巴伦的指标比这些还高。只有少数高性能巴伦具有高隔离度，具有高隔离度的巴伦通常被称作180度混合合路器/分路器。抛开这些专业词汇，用于相位噪声测量的巴伦要注重以上高性能参数，尤其是注重隔离度和回波损耗。低插入损耗的巴伦也能改善相位噪声测量，根据架构不同，改善程度一般在3.5dB到6.5dB之间。（译者：于斌）

鸣谢

作者特此感谢前Agilent公司Bob Temple博士、Keysight 公司Tony Wade、CTS公司Dan Nehring、Valon公司Stuart Rumley和Microchip公司 Pierre Guebels 和 Boris Drakhlis的意见和建议。

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