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(duì)相位噪聲的測(cè)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(hào)幅度，為信號(hào)頻率。而實(shí)際上，信號(hào)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(hào)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(hào)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?，故L(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(duì)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(cè)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(hào)功率fA1 HzV0V0 + fO(f)LOG ALOG fL常用的信號(hào)頻率穩(wěn)定度測(cè)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(hào)剩余調(diào)頻相位抖動(dòng)顯示圖形阿倫方差相對(duì)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