相位噪聲和抖動(dòng)

2017-08-11 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

1.射頻信號(hào)時(shí)間頻率穩(wěn)定性

1.1.什么是相位噪聲(Phase noise)

相位噪聲是指系統(tǒng)(如各種射頻器件)在各種噪聲的作用下引起的系統(tǒng)輸出信號(hào)相位的隨機(jī)變化。

1.2.相位噪聲的本質(zhì)

相位噪聲體現(xiàn)信號(hào)相位的隨機(jī)變化,量值是在某頻率處dBc/Hz。

dBc體現(xiàn)比值概念,那么這是功率比值還是相位比值?答案是功率比值,對(duì)應(yīng)相位隨機(jī)變化的分布幅度和概率。

1.3.什么是抖動(dòng)(Jitter)

相位噪聲和抖動(dòng)是對(duì)同一種現(xiàn)象的兩種不同的定量方式。

相噪是在頻域定標(biāo),抖動(dòng)是在頻域定標(biāo),兩者可以相互轉(zhuǎn)換:

相位噪聲L對(duì)應(yīng)的線性功率P(f)=10^(L/10);

頻段(Δf=f2-f1)內(nèi),功率密度積分,對(duì)應(yīng)相位變化ΔΦ=sqrt(2*∫ P(f)df),即剩余調(diào)相;

對(duì)于頻率為fc的信號(hào),其時(shí)域抖動(dòng)jitter = ΔΦ/(2*π*fc)。

由相噪結(jié)果計(jì)算得來(lái)的抖動(dòng)(均方根值)數(shù)值單位是s,對(duì)應(yīng)相應(yīng)相噪分析的頻段(頻偏),多個(gè)頻段的抖動(dòng)數(shù)值可以通過(guò)均方根值合成一個(gè)數(shù)值,對(duì)應(yīng)整個(gè)頻段的抖動(dòng)值。

2.相噪測(cè)試方法

2.1.頻譜儀

頻譜分析法理解相位噪聲(功率比值):

測(cè)試頻率f0的信號(hào)功率P0(dBm),在f0+Δf頻率偏移處讀取的功率密度值P1(dBm/Hz),對(duì)應(yīng)相位噪聲L(dBc/Hz)。

2.2.信號(hào)源分析儀– PLL

PLL鑒相法理解相位噪聲(相位變化的功率譜比值):

信號(hào)Signal = Cos(wt+Φ(t))

信號(hào)的初相Φ(t)在時(shí)域的抖動(dòng),數(shù)字化轉(zhuǎn)換為頻域功率譜(FFT),對(duì)應(yīng)相位噪聲L(dBc/Hz)。

處于靈敏度的考慮,信號(hào)源分析儀通常有互相關(guān)的功能。簡(jiǎn)而言之,信號(hào)與分析儀內(nèi)置兩個(gè)獨(dú)立的PLL系統(tǒng),被測(cè)信號(hào)進(jìn)入兩個(gè)PLL后,產(chǎn)生兩個(gè)帶噪聲的直流信號(hào);通過(guò)相關(guān)運(yùn)算,將PLL內(nèi)置參考源的噪聲歸零,僅剩被測(cè)信號(hào)的相噪。