Что может звуковая карта

[RU0LL]

Выкладываю спектрограммы трёх измерений.
Качество по разрешению похоже выбрано максимальное. Ширина всей спектрограммы - 0,5 Гц.
Лучше подойти к нулевой отметке на графике не получается при таком FFT и такой, относительно высокой частоте измерения.
Калибровка карты от сигнала 1PPS без NMEA.
Измеряется последовательно на графике частота 10 КГц с трёх устройств, через делитель (5 МГц), на ТТЛ логике.
С генератора "Нарцисс", с двух GPSDO различающихся принципами работы, PWM и PLL соответственно.
Кратко охарактеризую сигналы.

Нарцисс: пилообразная монотонная диаграмма. Предположительно, девиация частоты вызвана работой периодически включаемым обогревателем в первом контуре нагрева.
Он включается на 10 секунд, с паузой 60 секунд в моём конкретно случае. По количеству не бьет со временем на диаграмме. Остается тогда предположить, периодическое изменение температуры во втором контуре. Померить такие малые температурные сдвиги нечем.

GPSDO PWM: Сигнал выглядит сначала ровно, в 13:30 до 14 возрастают какие-то шумы, потом пошла до 14:20 пила, потом необычные шумы. Предположительно эти эффекты вызваны нестабильностью сигнала синхронизации 1PPS.

GPSDO PLL, вторая спектрограмма: Спектр сначала немного шумный, с 16 до 16:30 очень неплохой, потом начинаются артефакты. В данном режиме измерения уменьшил время петли PLL до 10 секунд, чтобы лучше наблюдать быстрые изменения, которые происходят из-за меняющегося сигнала со спутников . Частота сравнения фазового детектора 10КГц.

При таком времени измерения, монотонный дрейф частот ни у одного из генераторов незаметен.

[sgk]

Выкладываю спектрограммы трёх измерений.
....
Измеряется последовательно на графике частота 10 КГц с трёх устройств, через делитель (5 МГц), на ТТЛ логике.

Не понятно как образовали частоту 10 кГц, "Делитель (5МГц)" это делитель частоты с 5 МГц до 10 кГц? Поясните пожалуйста.
Измерение изменения разностной частоты двух термокомпенсированны х генераторов фирмы Jauch частотой 12,8 МГц.
attachment.php (793×636) (cqham.ru)
Через буферные каскады один из сигналов подан управление микросхемой смесителя (гетеродин). Другой подан вход смесителя (сигнал). Разностная частота в районе 13 Гц подана вход звуковой карты для спетрального анализа. Вход звуковой карты парафазный. На рисунках схема и изменение частоты за период наблюдения.

[RU0LL]

Не понятно как образовали частоту 10 кГц, "Делитель (5МГц)" это делитель частоты с 5 МГц до 10 кГц? Поясните пожалуйста.

Так точно!

В новом файле - последовательная спектрограмма измерений выходного сигнала, частотой 5 МГц, двух генераторов - сервисного прибора Motorola 2550 и советского топового ВЧ генератора Г4-176.
Сигналы подаются на пассивный смеситель (взят от прибора СК4-56). Смеситель имеет на борту ФНЧ. Сигнальный коаксиальный выход смесителя, полностью гальванически от всего развязан и идет в ЗК.
Вторым сигналом подставки является сигнал с генератора "Нарцисс".
Разнос частот - 100Гц.
Параметры сигналов и конфигурация программы настроены таким образом, чтобы максимально учесть все компромиссы и обеспечить максимально наглядную характеристику спектрограммы.
Что мы видим?
Ширина экрана спектрограммы 5 Гц.
Генераторы работают от своих внутренних опорников. В Г4-176 применяется "Гиацинт-М". Плывут кстати в разные стороны.
Фазовый шум, в ближней зоне, у Моторолы громадный! Результат видимо от особенностей прямого синтеза частоты в данном синтезаторе или быстрая ФАПЧ ?
Отечественный генератор по этому параметру в разы лучше. Сказываются преимущества формирования сигнала на основе классической, проверенной ФАПЧ )
Нужно только учитывать особенности работы генератора Г4-176. При каждой перестройке частоты, петля ФАПЧ у него успокаивается в течении 15 минут, до минимального значения фазового шума.

Вывод:
При необходимости наличия высококачественного спектра, предпочтение отдаём отечественному генератору.

[RU0LL]

Эти мои два измерения с разными методиками за эти последние дни, наглядно показывают - какая принципиальная разница между сигналами полученными способом прямого деления частоты и способом переноса спектра ВЧ смесителем в звуковую полосу частот.
Метод деления, не позволяет заглянуть так близко в ближнюю зону, например для анализа фазового шума так, как метод прямого переноса.
При этом использовались максимальные возможности моей ЗК в обоих случаях.

Однако!
Нужно иметь ввиду, что ранее измеряемые опорные генераторы имеют многократно меньший фазовый шум и показывали приблизительно одинаковый результат. Так оно и есть. Тем более тогда ставилась задача определить разницу в дрейфах частот.
Для возможности увидеть разницу ФШ прецизионных генераторов таким сравнительным способом, нужна подставка с лучшим качеством, да еще и в стороне по частоте.
Такой подставки, скорее всего физически не будет у меня.
Так что тупик...

[RU0LL]

Продолжим исследования в более интересном направлении, опять ЗК

Ширина экрана спектрограммы - 1 Гц, что в пять раз лучше по разрешению, чем предыдущее измерение генераторов Г4-176 и Моторолы 2550.
Сразу видно, что спектры сигналов трансиверов - многократно лучше спектров специализированных приборов-генераторов.
Измеряются последовательно два трансивера Kenwood TS950SDX и Yaesu FT-891, в режиме передачи несущей CW мощностью 5 Ватт, на эквивалент Э9-4А, с измерительным отводом ослаблением 20dB.
Уровень этого сигнала 200 мВ, в обоих случаях устанавливался одинаковым - дополнительным плавным аттенюатором. Хотя по виду, кажется что нижняя диаграмма имеет меньший уровень сигнала.

На смеситель, как и в режиме измерений генераторов - подается сигнал с трансиверов частотой 4.9999 MГц.
Второй вход смесителя - 5.0000 МГц, "Нарцисс". Выход на ЗК - 100 Гц.

Нижний спектр - Kenwood.
Три выше - Yaesu.

Рассмотрим нижнюю спектрограмму Kenwood.
Если увеличить изображение, явно видим, спектр сигнала 950 немного чище в ближней зоне, чем 891.
При кратковременном выключении передачи, частота 950 не изменяется, чётко синхронизированна внешним сигналом.

Три верхние спектрограммы практически ничем по свойствам не отличаются друг от друга. Фазовый уровень шумов увеличен по сравнению с нижней диаграммой. Тренд смещения частоты остается одинаковым, несмотря на трёхчасовую работу трансивера и гарантированно его устоявшимся тепловым режимом работы на передачу малой мощностью.
Остается загадкой, почему даже при кратковременной паузе на передачу, частота очень долго стабилизируется выходя в свой родной наклонный тренд? Если бы уходила частота опорного TCXO, каждый раз бы диаграмма начиналась с одного и того же места, от "остывшей" частоты справа. А видим что нет, практически ровная наклонная линия за всё время измерений.
До начала измерений, 891 работал на передачу 60 минут. Поэтому все диаграммы, это устоявшийся тепловой режим.

P.S. Реальная частота передачи трансивера FT-891, отличается от показаний на дисплее на 5 Герц. Излучает ниже по частоте. Такой вот опорник.

[sgk]

На смеситель, как и в режиме измерений генераторов - подается сигнал с трансиверов частотой 4.9999 MГц.
Второй вход смесителя - 5.0000 МГц, "Нарцисс". Выход на ЗК - 100 Гц.
.....
Три верхние спектрограммы практически ничем по свойствам не отличаются друг от друга. Фазовый уровень шумов увеличен по сравнению с нижней диаграммой.

Помню с самого начала обсуждения и измерения спектров сигналов ГПД и синтезаторов трансиверов или приёмников, было требование об уровне фазовых шумов отстройке 10-20 кГц от несущей. Измерение фазовых шумов более актуально отстройках именно 10 - 50 кГц. В таблице Шервуда данные о фазовых шумах отсройках 10-30-50 кГц. ссылка на оригинал, колонка LO Noise (dBc/Hz)
Receiver Test Data (sherweng.com)
Ещё один важный момент, фазовые шумы измеряют в полосе 1 Гц, у Вас в полосе 0,005 Гц. При пересчёте к 1 Гц мощность шума надо увеличить на 10*LOG(1/0,005) = 23 дБ.
Если у вас карта 0404 и измерять фазовые шумы, то разностую частоту желательно установить 20-40 кГц.

[vadim_d]

Если бы уходила частота опорного TCXO

Если она уходит из-за питания, а оно от температуры микросхемы стабилизатора, а та меняется от нагрузки на передачу, то может все и сходится

Тренд смещения частоты остается одинаковым

Старение кварцевого резонатора

[RU0LL]

Если у вас карта 0404 и измерять фазовые шумы, то разностую частоту желательно установить 20-40 кГц.

Как-то упоминал, что 10КГц - сравнительно высокая частота. А 20-40 еще выше. Дело в том, что с повышением измеряемой частоты, резко снижается шаг пикселей, ввиду невозможности увеличить Decimate input хотя-бы до 700.
Поэтому, чем ниже входная частота сигнала для измерений, тем точнее можно вывести результат.

Как обеспечить просчёт FFT только в выбранной полосе? Например только от 10 до 50 КГц. Я не разбирался как это настроить, если вообще это возможно.
Стараюсь проводить исключительно сравнительные измерения, на которых можно увидеть разницу и хотя-бы количественно её оценивать, отталкиваясь от каких-то эталонных значений.
Используя ЗК как вынужденный инструмент, здорово хоть что можно понимать что лучше, а что хуже, даже в области высокоточных измерений...

Добавлено через 27 минут(ы):

было требование об уровне фазовых шумов отстройке 10-20 кГц от несущей. Измерение фазовых шумов более актуально отстройках именно 10 - 50 кГц.

Извините, а джиттер будет разве разным, если его измерять в разных местах от центра несущей? Я имею ввиду величину фазового сдвига.

[sgk]

Используя ЗК как вынужденный инструмент, здорово хоть что можно понимать что лучше, а что хуже, даже в области высокоточных измерений...

Для радиолюбителя который принимает маяки частоте 14,1 МГц с приёмником где шаг синтезатора 10 Гц (у Вас на фото Р-160 где шаг настройки 10 Гц) зачем нужна настройка с точностью 0,001 Гц. Зачем??? При приёме маяков разница частот была 50 Гц, может выше уже не помню. Пример по ссылке
http://www.cqham.ru/forum/showthread...=1#post1178223
attachment.php (1024×768) (cqham.ru)
Когда частоты принимаемых любительских стаций отличаются на десять (десятки Герц) от "заявленной" частоты, не нужно терять время для измерения с точностью 0,001 Гц. Личное мнение. Это разные задачи.
Вы видели спектр сигнала передатчика Вашего Kenwood TS950SDX полосе 40-50 кГц? Посмотрите, любая программа подойдёт: Спектралаб, Спектраплюс, HDSDR. Для наблюдения фазовых и амплитудных шумов - Осциллометр. Для примера спектр Kenwood TS2000 полосе 20 кГц, только при широкой полосе видны артефакты работы ФАПЧ синтезатора
​http://www.cqham.ru/forum/showthread...ll=1#post80110
Катран
http://www.cqham.ru/forum/showthread...ll=1#post80227

Извините, а джиттер будет разве разным, если его измерять в разных местах от центра несущей? Я имею ввиду величину фазового сдвига.

Джиттер сигналов не измерял за ненадобностью. Измерял параметр фазовый шум и апмлитудный шум источников сигналов. Есть формулы которые позволяют при заданных условиях пересчитать фазовый шум в джиттер. Если нужну измерить "дрожание" фронта или спада импульса, то применяют термин джиттер. Если речь о синтезаторах (ГПД, ГУН) для радиоприёма и передачи сигналов, то измеряют фазовый и амплитудный шумы, как правило.

[RU0LL]

Джиттер сигналов не измерял за ненадобностью. Измерял параметр фазовый шум и апмлитудный шум источников сигналов. Есть формулы которые позволяют при заданных условиях пересчитать фазовый шум в джиттер. Если нужну измерить "дрожание" фронта или спада импульса, то применяют термин джиттер. Если речь о синтезаторах (ГПД, ГУН) для радиоприёма и передачи сигналов, то измеряют фазовый и амплитудный шумы, как правило.

Ну так в спектрограммах измерения генераторов приведенных мной выше, это и есть тот самый пресловутый джиттер! Так это и есть простое измерение, без всяких формул, наглядно показывает какой генератор имеет лучший спектр!
Вот это размазанное поле по обе стороны несущей, это дрожание фазы. Когда нет джиттера (как у опорников) , то приходится сужать полосу до таких значений, чтобы хоть что-то размазанное увидеть!
А когда джиттер шурует, расширяем полосу для того, чтобы он вместился в экран. При таком виде экрана, сигнал опорника если его вывести рядом, будет выглядеть как тоненький волосок по сравнению с "палкой" генератора.
Это же так очевидно, что такое простое измерение срывает маски с любого устройства и сразу обнажает недостатки.
А Вы говорите за ненадобностью... ?

Добавлено через 8 минут(ы):

Вы видели спектр сигнала передатчика Вашего [COLOR=#333333]Kenwood TS950SDX полосе 40-50 кГц? Посмотрите, любая программа подойдёт: Спектралаб, Спектраплюс, HDSDR. Для наблюдения фазовых и амплитудных шумов - Осциллометр. Для примера спектр Kenwood TS2000 полосе 20 кГц, только при широкой полосе видны артефакты работы ФАПЧ синтезатора

Нет необходимости. В моей мотороле на столе, есть штатный аппаратный анализатор спектра, который предназначен как раз для исследования радиопередающих устройств и просмотра характеристик ФАПЧ.
А вот что он не может, так это замерить джиттер. Пользуясь случаем и оправдывая название ветки, я сюда выкладываю исключительно результаты исследований с помощью ЗК.
Тем более, мало ли какие приборы у кого есть!
Тут только так

Добавлено через 6 минут(ы):

Вы видели спектр сигнала передатчика Вашего [COLOR=#333333]Kenwood TS950SDX полосе 40-50 кГц? Посмотрите, любая программа подойдёт: Спектралаб, Спектраплюс, HDSDR. Для наблюдения фазовых и амплитудных шумов - Осциллометр. Для примера спектр Kenwood TS2000 полосе 20 кГц, только при широкой полосе видны артефакты работы ФАПЧ синтезатора

Нет необходимости. В моей мотороле на столе, есть штатный аппаратный анализатор спектра, который предназначен как раз для исследования радиопередающих устройств и просмотра характеристик ФАПЧ.
А вот что он не может, так это замерить джиттер. Пользуясь случаем и оправдывая название ветки, я сюда выкладываю исключительно результаты исследований с помощью ЗК.
Тем более, мало ли какие приборы у кого есть!
Тут только так

Для радиолюбителя который принимает маяки частоте 14,1 МГц с приёмником где шаг синтезатора 10 Гц (у Вас на фото Р-160 где шаг настройки 10 Гц) зачем нужна настройка с точностью 0,001 Гц. Зачем???

Скажу по секрету, есть тематика FMT.
Для того чтобы добиться результата в том направлении и победить (даже себя), нужно сначала научиться оперировать такой точностью при измерениях на высоких частотах КВ диапазона.
Зачем?
А пусть каждый сам постарается ответить на этот вопрос...