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随着电⼦技术的发展,器件的噪声系数越来越低,放⼤器的动态范围也越来越⼤,增益也⼤有提⾼,使得电路系统的灵敏度和选择性以及线性度等主要技术指标都得到较好的解决。同时,随着技术的不断提⾼,对电路系统⼜提出了更⾼的要求,这就要求电路系统必须具有较低的相位噪声,在现代技术中,相位噪声已成为限制电路系统的主要因素。低相位噪声对于提⾼电路系统性能起到重要作⽤。
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相位噪声基础及相位噪声测试原理和⽅法-EDN 电⼦技术设计
ednchina.com/news/20170629t-m.html
随着电⼦技术的发展,器件的噪声系数越来越低,放⼤器的动态范围也越来越⼤,增益也⼤有
提⾼,使得电路系统的灵敏度和选择性以及线性度等主要技术指标都得到较好的解决。同时,
随着技术的不断提⾼,对电路系统⼜提出了更⾼的要求,这就要求电路系统必须具有较低的相
位噪声,在现代技术中,相位噪声已成为限制电路系统的主要因素。低相位噪声对于提⾼电路
系统性能起到重要作⽤。
相位噪声好坏对通讯系统有很⼤影响,尤其现代通讯系统中状态很多,频道⼜很密集,并且不
断的变换,所以对相位噪声的要求也愈来愈⾼。如果本振信号的相位噪声较差,会增加通信中
的误码率,影响载频跟踪精度。相位噪声不好,不仅增加误码率、影响载频跟踪精度,还影响
通信接收机信道内、外性能测量,相位噪声对邻近频道选择性有影响。如果要求接收机选择性
越⾼,则相位噪声就必须更好,要求接收机灵敏度越⾼,相位噪声也必须更好。
总之,对于现代通信的各种接收机,相位噪声指标尤为重要,对于该指标的精准测试要求也越
来越⾼,相应的技术⼿段要求也越来越⾼。
相位噪声基础
1、什么是相位噪声、什么是相位噪声
相位噪声是振荡器在短时间内频率稳定度的度量参数。它来源于振荡器输出信号由噪声引起的
相位、频率的变化。频率稳定度分为两个⽅⾯:⻓期稳定度和短期稳定度,其中,短期稳定度
在时域内⽤艾伦⽅差来表⽰,在频域内⽤相位噪声来表⽰。
2、相位噪声的定义、相位噪声的定义
IEEE standard 1139-1988:以载波的幅度为参考,在偏移⼀定的频率下的单边带相对噪声功
率。这个数值是指在1Hz的带宽下的相对噪声电平,其单位为dBc/Hz。该定义最早是基于频谱
仪法测试相位噪声,不区分调幅噪声和调相噪声。
IEEE standard 1139-1999:单边带相位噪声L(f)定义为随机相位波动单边带功率谱密度Sφ(f)的
⼀半,其单位为dBc/Hz。其中Sφ(f)为随机相位波动φ(t)的单边带功率谱密度,其物理量纲是
rad2/Hz。 该定义基于鉴相器法测量相位噪声,使载波降频变换为接近直流,⾼噪声下,会引
起L(f)和Sφ(f)之间显著的差异。
CW信号相位噪声的测试原理及⽅法
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1、频谱仪测试法、频谱仪测试法
1.1、直接频谱分析(Marker Function)
该⽅法按照相位噪声的基本定义,⾸先测量中⼼载波的信号功率,然后测量某⼀频偏处噪声功
率,最后做计算即可得到相位噪声值。
1.2、频谱仪⾃动测试(Phase Noise)
该⽅法还是基于频谱仪测试载波功率和噪声功率,但是可以⾃动进⾏测试,并显⽰出完整的测
试曲线,频偏范围可以⾃由设定,操作简便快捷,精准度⽐频谱仪直接测试法要⾼,测试速度
要快。
总之,频谱仪法测试相位噪声均基于频谱测试的结果进⾏相位噪声的计算,该测试法⽆法区分
调幅噪声和相位噪声,灵敏度受仪器固有的相位噪声限制,⽆载波抑制,测量范围受分辨率滤
波器形状因⼦限制,动态范围有限等缺点;但是,该⽅法测试设置简单、快捷,频率偏移范围
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⼤,可测试很多信号源的特性,⽐如:杂散发射、邻信道功率泄漏、⾼次谐波;并且可以直接
显⽰相位噪声曲线(当调幅噪声忽略不计时)。
2、鉴相器测试法、鉴相器测试法
2.1、鉴相器测试原理
鉴相器法是采⽤被测信号源与⼀同频参考信号源进⾏鉴相,鉴相器输出信号经低通滤波器和低
噪声放⼤器后输⼊到频谱仪或接收机中。
鉴相器输⼊信号两路正交信号:
鉴相器的输出信号UIF(t):
经低通滤波,并假定ƒL= ƒR ,得到:
对于⼩的相差, 简化得到:
2.2、延迟线测试法
延迟线法是把被测信号分成两路,⼀路信号经过延迟线后与另
⼀路经过⼀个移相器移相后的信号进⾏鉴相,然后再滤波放⼤
分析。延迟线的作⽤是将频率的变化转化为相位的变化,当频率变化时,将在延迟线中引起相
位正⽐例的变化。双平衡混频器将相位变化转化为电压变化。
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