为了验证和表征振荡器，传统上需要多个极其稳定的测试设备。设备和参考振荡器的稳定性至少必须超过被测设备 (DUT) 的性能。为了评估 DUT 的长期稳定性，工程师可以 艾伦偏差 测量类似于图 1 中所示的测量。该技术提供了信号中噪声随时间变化的图形表示，使其成为评估振荡器稳定性时使用的重要指标。
图 1：Allan 偏差图示例，使用 Moku 实时绘制 相位表.
为了简化和加速振荡器表征， 阿德尔莫·德·桑蒂斯意大利马尔凯理工大学信息工程系的网络和系统管理员使用一台设备 — Moku:Go — 评估整个测量系统的本底噪声，以验证系统性能。有了这些信息，他就可以确定在他的个人实验室中测量铷振荡器性能的可行性。凭借对时间和频率测量的热情，阿德尔莫努力寻找最高效、性能最高的仪器来执行他的实验。
“点击几下后，Moku:Go 就完成了我测量所需的工作，”他说。
Moku:Go 是一种可重新配置、基于 FPGA 的测试解决方案，可在单个设备中提供超过 13 种软件定义仪器，其中包括典型的工程工具，例如 示波器/电压表 到先进的仪器，如 激光锁频/稳频器。各种易于使用的仪器使研究人员能够在从光学实验室到工业研发设施的各种环境中更快地取得更多成果。
挑战
为了准确评估振荡器的频率和稳定性，工程师必须使用比 DUT 稳定得多的频率计数器或基准。为了执行所需的艾伦偏差测量，Adelmo 之前通过从高精度频率参考向 HP 53131A 频率计数器提供两个每秒脉冲 (PPS) 信号，在时域中进行测量。为了确定系统的本底噪声，他生成了一个 PPS 信号和同一 PPS 信号的稍微延迟的副本。然后，他在几个小时内收集了数据，使用 TimeLab 进行处理，并将结果绘制在图 2 中。
图 2：采样率限制为 1 Hz 时的艾伦偏差结果。
然而，在这个实验设置中，Adelmo 只能以 1 Hz 进行采样，这将他的采样间隔限制为最小 1 秒。为了将他的艾伦偏差测量扩展到适当的水平，他尝试了实验室中可用的所有现有仪器，但没有一个足够稳定或通用。
解决方案
为了超越这个采样间隔限制并提高采样率，Adelmo 集成了 Moku:Go 波形发生器 进入他的设置以提供外部触发信号。结果非常出色。
“它的性能远远超出了我之前的规格，”阿德尔莫说。
Moku:Go 的易用性、占用空间小和性能使其成为适合该工作的解决方案。利用 Moku:Go 波形发生器，Adelmo 生成了持续时间为 100 至 200 ns、幅度为 4 V 的脉冲信号，脉冲设置如图 3 所示。
图 3：Moku:Go 波形发生器脉冲设置，在 100 V 电压和 16 Hz 脉冲重复频率下具有 4 ns 持续时间和 10 ns 上升时间
在尝试了至少三种不同的函数发生器后，Moku:Go 被证明是唯一能够提供上升时间足够短的信号的发生器。他使用外部示波器验证了这一观察结果，如图 4 所示。
“Moku:Go 非常适合我的需求，”阿德尔莫说。 “它具有出色的性能。”
图 4：Moku:Go 生成的触发脉冲的外部示波器验证。
结果
通过调整脉冲重复频率，Adelmo 可以以 10 Hz 和 100 Hz 的频率对信号进行采样，超越了之前实验的限制，并将 Allan 偏差测量到低至 0.01 秒，如图 5 所示。随着概念验证的完成，Adelmo 成功验证了他的测量链的本底噪声。他计划很快用更多振荡器进行更多实验，再次使用 Moku:Go 提供触发信号。
图 5：实施 Moku:Go 后的 Allan 偏差结果 波形发生器 作为外部触发源，频率为 1 Hz、10 Hz 和 100 Hz。
“我喜欢这个设备的一点是它解决问题的能力，”他说。 “这是你实验室里的一把瑞士军刀。如果您遇到问题，您可以使用 Moku:Go 在一个小时内解决它。我认为它真的很强大。”
展望未来，他还计划探索 Moku:Go 的功能 相位表 测试实时艾伦偏差测量功能。
结论
Moku:Go 消除了性能限制，同时提高了 Adelmo Allan 偏差测量的效率，同时还提供了一个多功能、紧凑的测试平台来加速实验室内的各种应用。
好奇 Adelmo 的同事如何使用 Moku:Go？了解有关使用 FMCW 雷达和 Moku:Go 进行无人机检测的信息 此处.
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