相位噪聲及其重要性

1、相位噪聲是衡量頻率源(晶振、VCO、SAW和合成器等)短期頻率穩(wěn)定度的重要指標(biāo)，隨著頻率源性能的不斷改善，相應(yīng)噪聲量值越來越小，因而對相位噪聲的測量要求也越來越高。  射頻電路 VCO/PLL Synthesizer YIG DRO VCO/PLL 頻綜 晶振 雷達(dá) 衛(wèi)星元件生產(chǎn)研發(fā)元件生產(chǎn)航空航天無線通信 RF IC (LO integrated)l 射頻模塊l 微波模塊l 變頻器模塊 晶振 SAW VCSO Synthesizer DRO/PLL DRO 頻率合成器 YIG YIG Synthesizer小規(guī)模生產(chǎn)小規(guī)模生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn)小規(guī)模生產(chǎn)小規(guī)模生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn)理想的正弦函數(shù)表

2、示為： ，其中為信號幅度，為信號頻率。而實(shí)際上，信號將受到各種噪聲的污染，產(chǎn)生幅度或者相位的浮動(dòng)，因此函數(shù)的表達(dá)式將修正為。其中為噪聲引入的幅度波動(dòng)，為噪聲引入的相位波動(dòng)。如圖一所示f(t) tA 圖一 信號時(shí)域波形小幅度的抖動(dòng)在時(shí)域中并不明顯，通常我們將其變換到頻域上看。如圖二所示，如果沒有相位噪聲，頻率源的功率都將集中在f=處。相位噪聲的出現(xiàn)使得一部分功率擴(kuò)展到相鄰的頻率中去，產(chǎn)生了邊帶。fAfA圖2 信號的幅頻特性l 邊帶噪聲譜密度其中，為鑒相器輸出的電壓浮動(dòng)的功率譜密度，為鑒相器轉(zhuǎn)換常數(shù)（單位volts/radian）。l 單邊帶噪聲譜密度因?yàn)橹挥幸话氲脑肼暪β史峙涞絾芜厧е校蔐(f

3、)=S(f)/2l 頻率起伏譜密度由（1）式，相位為時(shí)間的函數(shù)，對其求導(dǎo)，得傅立葉變換得，則頻率起伏譜密度為單邊帶相位噪聲：用于測量頻移載波一定頻偏處噪聲功率L(f)= 1 Hz 帶寬內(nèi)噪聲功率/信號功率fA1 HzV0V0 + fO(f)LOG ALOG fL常用的信號頻率穩(wěn)定度測量參數(shù)Freq Offset HzSf(f)L(f)Freq Offset HzABdBcHzSf(f)2L(f)單邊帶相位噪聲dBcHzN/ASA(f)調(diào)幅噪聲s2y(N,T,t)f2Sf(f)f02f2Sf(f)Sf(f)和 Sf(f)關(guān)系NoDimension1HzHzHz2Hzrad (degree)rad2Hz單位sy(t)Sy(f)-Sn(f)-Sf(f)符號剩余調(diào)頻相位抖動(dòng)顯示圖形阿倫方差相對頻率起伏譜密度頻率起伏譜密度相位起伏譜密度參數(shù)Sf(f)Freq Offset HzFreq Offset HzSV(f)Sf(f)Freq Offset HzABFreq Offset HzSV(f)sy(t) t (Seco