Экспериментальное исследование фазовых шумов многоканальных схем цифрового синтеза при сложении мощностей каналов цифроаналоговых преобразователей

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.