А. В. Королев1, С. Г. Рыков2
1, 2 АО «Всероссийский НИИ радиотехники» (Москва, Россия)

1 teleret@mail.ru, 2 brig001@mail.ru

Постановка проблемы. Совершенствование характеристик современных цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) и цифровых вычислительных синтезаторов (ЦВС) значительно расширило возможности по формированию сигналов в радиочастотном диапазоне для систем передачи информации и радиолокации с использованием методов прямого цифрового синтеза при проектировании фазированных антенных решеток и стимулировало исследование фазовых шумов в таких системах. При этом сложение выходных колебаний многоканальных схем цифрового синтеза (МСЦС), к которым можно отнести ЦАП и ЦВС, не всегда приводит к ожидаемому снижению уровня шумов. Представляет интерес выяснить, является ли этот эффект характерным для современных ЦАП и ЦВС.

Цель. Выполнить экспериментальное исследование фазовых шумов многоканальных ЦАП и ЦВС при сложении мощностей выходных колебаний каналов и получить расчетные выражения для оценки фазовых шумов, в том числе при изменении фаз выходных колебаний каналов.

Результаты. Экспериментально исследованы фазовые и амплитудные шумы двух МСЦС при сложении мощностей выходных колебаний каналов. Показано, что в спектрах как фазовых, так и амплитудных шумов суммарных выходных колебаний присутствуют коррелированные составляющие, которые необходимо учитывать при моделировании шумов. Выявлено влияние фазовых шумов тракта приема и распределения тактового колебания МСЦС на фазовые шумы суммарных выходных колебаний.

Практическая значимость. Полученные расчетные соотношения для спектральных плотностей мощности амплитудных и фазовых шумов позволяют с хорошей для инженерной практики точностью моделировать изменение шумовых характеристик на выходе схем сложения мощностей источников колебаний с низким уровнем фазовых шумов при наличии амплитудных шумов, спектральная плотность мощности которых существенно превышает спектральную плотность мощности фазовых шумов.

Королев А.В., Рыков С.Г. Экспериментальное исследование фазовых шумов многоканальных схем цифрового синтеза при сложении мощностей каналов цифроаналоговых преобразователей // Антенны. 2024. № 5. С. 37–46. DOI: https://doi.org/10.18127/ j03209601-202405-04

1. Delos P. Digital beamforming accelerates the evolution to next-generation radar // Microwave Journal. 2017. V. 60. № 1. P. 58–70.
2. Delos P. System-level LO phase noise model for phased arrays with distributed phase-locked loops: Tech. Rep. Analog Devices Inc.: Norwood, MA, USA. 2018.
3. Comberiate T.M., Van’t Hof J.P., Ruppalt L.B., Lauritzen K.C., Talisa S.H. Phase noise model for an array of combined sources using direct digital synthesis (DDS) // Proc. of the 40th Annual Precise Time and Time Interval Systems and Applications Meeting. Virginia. 2008. P. 301–314.
4. 2-Port residual noise measurements application note [Электронный ресурс] / URL: https://scdn.rohde-schwarz.com/ur/pws/dl_down­loads/dl_application/application_notes/1ef100_2port_residual_noise_measurements/1EF100_2e_2-Port_Residual_Noise_Meas.pdf.
5. Отладочная плата для микросхемы 1508ПЛ8Т. Техническое описание [Электронный ресурс] / URL: https://www.radiocomp.ru/ joom/images/storage/products/eb1508pl8t/ to1508pl8t.pdf.
6. Королев А.В., Рыков С.Г. Фазовые шумы цифровых вычислительных синтезаторов при изменении частот тактового и выходного колебания // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 5. С. 100–116.
7. Delos P., Jones M. Empirically based multichannel phase noise model validated in a 16-channel demonstrator // Analog Devices, Inc. 2021.
8. Walls F.L. PM and AM noise of combined signal sources // Proceedings of the IEEE International Frequency Control Symposium and PDA Exhibition Jointly with the 17th European Frequency and Time Forum. 2003. P. 532–540.
9. Королев А.В., Рыков С.Г. Анализ фазовых и амплитудных шумов многорежимных цифро-аналоговых преобразователей в режимах RZ, NRZ и RF // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 2. С. 40–45.
10. Королев А.В. Фазовые шумы в формирователях колебаний с многоканальными схемами цифрового синтеза // Антенны. 2024. № 3. С. 29–39.