相位噪聲的含義
相位噪聲是對信號時序變化的另一種測量方式,其結果在頻率域內顯示。用一個振蕩器信號來解釋相位噪聲。如果沒有相位噪聲,那么振蕩器的整個功率都應集中在頻率f=fo處。但相位噪聲的出現將振蕩器的一部分功率擴展到相鄰的頻率中去,產生了邊帶(sideband)。在離中心頻率一定合理距離的偏移頻率處,邊帶功率滾降到1/fm,fm是該頻率偏離中心頻率的差值。
相位噪聲通常定義為在某一給定偏移頻率處的dBc/Hz值,其中,dBc是以dB為單位的該頻率處功率與總功率的比值。一個振蕩器在某一偏移頻率處的相位噪聲定義為在該頻率處1Hz帶寬內的信號功率與信號的總功率比值。
相位噪聲的含義和測量方法
主要的相位噪聲測量方法

1.直接頻譜測量方法
這是的相位測量技術。將被測件 (DUT) 的信號輸入頻譜儀/信號分析儀,將信號分析儀調諧到被測件頻率,直接測量振蕩器的功率譜密度 (f)。由于該方法對頻譜密度的測量是在存在載波的情況下進行,因此頻譜儀/信號分析儀的動態范圍對測量范圍有較大影響。
雖然不太適合測量非常靠近載波的相位噪聲,但該方法可以非常方便地快速測定具有相對高噪聲的信號源質量。測量在滿足以下條件時有效:
頻譜儀/信號分析儀在相關偏置時的本身 SSB 相位噪聲必須低于被測件噪聲。


由于頻譜儀/信號分析儀測量總體噪聲功率,不會區分調幅噪聲與相位噪聲,被測件的調幅噪聲必須遠低于相位噪聲 (通常 10 dB 即可)。
相位噪聲的含義和測量方法

4. 鑒頻器測量方法
鑒頻器方法是鑒相技術的一種,該方法無需使用參考信號源。鑒頻器方法降低了測量靈敏度 (尤其在偏置頻率靠近載波時),但是當被測件是更大的噪聲源,具有高電平、低速率的相位噪聲或者鄰近載頻的雜散邊帶較高時,會影響鑒相器 PLL 技術的測量,鑒頻器方法則非常適用。

較長的延遲線可提高靈敏度,但延遲線的插入損耗可能超過信號源功率,并且無法進一步改進。并且,較長延遲線會限制可測得的偏置頻率。因此該方法非常適用于自由振蕩信號源,例如 LC 振蕩器或晶體振蕩器。
5. 外差 (數字) 鑒相器測量方法
外差 (數字) 鑒相器方法是模擬延遲線鑒相器方法的修改版,可以測量相對較大相位噪聲的不穩定信號源和振蕩器。相比 PLL 方法,該方法具有更寬的相位噪聲測量范圍,在任何頻率上都不需要重新連接模擬延遲線。與上述鑒頻器方法不同,其相位噪聲測量的總體動態范圍會受到 LNA 和 ADC 的限制。后面會介紹如何通過互相關技術來改善這一限制。
將延遲時間設置為零時,外差 (數字) 鑒相器方法還可以提供方便且精確的 AM 噪聲測量,其設置和射頻端口連接與進行相位噪聲測量時相同。
相位噪聲的含義和測量方法

6. 雙通道互相關測量技術
該技術結合了兩個重復的單通道參考信號源 /PLL 系統,將各個通道的輸出端之間進行互相關操作 (如圖 7 所示)。
相位噪聲的含義和測量方法
通過每個通道的被測件噪聲是相干的且不會受到互相關的影響; 但是每個通道的內部產生的噪聲不相干,并且通過互相關操作以 M? (M 是互相關級數) 速率的降低。這可以表示為:
Nmeas = NDUT + (N1 + N2)/M1/2
其中,Nmeas 是顯示屏顯示的測得總噪聲,NDUT 是被測件噪聲,N1 和 N2 分別是通道 1 和通道 2 的內部噪聲,M 是互相關級數。
雙通道互相關技術無需非常好的硬件性能,便可實現出色的測量靈敏度。但是,互相關級數增加會影響到測量速度。

廠家簡介
西安同步電子科技有限公司實驗室配有時間頻率綜合測試儀、銣原子頻率標準、GPS北斗接收機、高穩晶振頻率標準、頻譜分析儀、示波器、信號源、高溫箱、高精度頻率計等計量測試標準,依據國家計量檢定規程及客戶要求,對產品的各項參數進行測試,確保每一臺出廠設備的測量值滿足檢定規程和客戶的需求。

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