相位噪聲和抖動

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

1.射頻信號時間頻率穩(wěn)定性

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)輸出信號相位的隨機(jī)變化。

相位噪聲體現(xiàn)信號相位的隨機(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,對應(yīng)相位隨機(jī)變化的分布幅度和概率。

相位噪聲和抖動是對同一種現(xiàn)象的兩種不同的定量方式。

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

相位噪聲L對應(yīng)的線性功率P(f)=10^(L/10);

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

對于頻率為fc的信號,其時域抖動jitter = ΔΦ/(2*π*fc)。

由相噪結(jié)果計算得來的抖動(均方根值)數(shù)值單位是s,對應(yīng)相應(yīng)相噪分析的頻段(頻偏),多個頻段的抖動數(shù)值可以通過均方根值合成一個數(shù)值,對應(yīng)整個頻段的抖動值。

頻譜分析法理解相位噪聲(功率比值):

測試頻率f0的信號功率P0(dBm),在f0+Δf頻率偏移處讀取的功率密度值P1(dBm/Hz),對應(yīng)相位噪聲L(dBc/Hz)。

PLL鑒相法理解相位噪聲(相位變化的功率譜比值):

信號Signal = Cos(wt+Φ(t))

信號的初相Φ(t)在時域的抖動,數(shù)字化轉(zhuǎn)換為頻域功率譜(FFT),對應(yīng)相位噪聲L(dBc/Hz)。

處于靈敏度的考慮,信號源分析儀通常有互相關(guān)的功能。簡而言之,信號與分析儀內(nèi)置兩個獨立的PLL系統(tǒng),被測信號進(jìn)入兩個PLL后,產(chǎn)生兩個帶噪聲的直流信號;通過相關(guān)運算,將PLL內(nèi)置參考源的噪聲歸零,僅剩被測信號的相噪。

將被測信號Signal = Cos(wt+Φ(t))量化為I/Q數(shù)據(jù)后,直接解調(diào)分析Φ(t)。將時域Φ(t)通過FFT轉(zhuǎn)換為頻域,即為信號的相位噪聲。

Φ(t)=angle(IQ)

Phasenoise = FFT(Φ(t))

本方法也可以通過兩個解調(diào)通道,實現(xiàn)互相關(guān),從而提高靈敏度。

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