射频指标相位噪声的定义和测试方法的简要说明

相位噪声是非常重要的射频指标。

在通信系统中，相位噪声将影响矢量调制信号的矢量调制误差，并使比特误码率恶化。

在雷达应用中，相位噪声将影响雷达的相干处理增益和杂波抑制能力。

在高速数字电路中，由相位噪声引起的抖动也会影响数字电路的最大工作频率。

相位噪声是振荡器在短时间内的频率稳定性的量度。

理想的正弦波信号可以表示为：A（t）= A0cos（ω0t+φ）在实际情况下，幅度，频率和相位可能会由于噪声而波动。

在数学上，频率波动和相位波动可以组合为一个项，用相位波动统一表示。

真实的正弦波信号可以表示为：A（t）= A0 [1 +α（t）] cos [ω0t+φ（t）]其中，α（t）是幅度波动，而φ（t）是相位波动。

幅度噪声和相位噪声都会导致信号频谱变宽。

1.相位噪声的频谱定义和测试方法通常不在时域中描述相位噪声，而在频域中描述相位噪声，因此可以描述与载波不同频偏的相位噪声。

传统的相位噪声定义如下：在一定频率偏移下，以载波幅度为参考的单边带的相对噪声功率。

该值是指带宽为1 Hz时的相对噪声水平，其单位为dBc / Hz。

我们可以称其为相位噪声的频谱定义。

图1.相位噪声频谱定义的示意图。

相位噪声的定义可以使用频谱分析仪轻松测试，因此它也是最广为人知的相位噪声定义。

在1988年版的“ IEEE物理量的基本频率和时间测量的标准定义”中， （IEEEstandard1139-1988）也采用了此定义。

但是，频谱分析仪的相位噪声测量有很多局限性：测量灵敏度不高，并且受到频谱分析仪固有相位噪声的限制。

因为频谱分析仪是超外差接收机结构，所以接收机本地振荡器的相位噪声限制了频谱分析仪测量相位噪声的灵敏度。

无法区分AM噪声和相位噪声，因为两者都会引起频谱的扩大。

·无法测量非常近的载波的相位噪声，最小频率偏差受分辨率滤波器的形状因数限制。

频谱分析仪的动态范围也限制了相位噪声测量的灵敏度。

由于噪声功率和载波功率之间的巨大差异，频谱分析仪的动态范围也限制了相位噪声测量的灵敏度。

2.相位噪声的相位定义和测试方法为了以更高的灵敏度测量相位噪声，工程师改进了相位噪声测试方法，并更改了相位噪声的定义。

这种新的测量方法是直接检测信号相位的相位检测器方法。

在1999年版的“基本频率和时间测量物理量的IEEE标准定义”中， （IEEEstandard1139-1999），将相位噪声的定义修改为：单边带相位噪声L（f）定义为随机相位波动φ（t）。

单边带功率谱密度为Sφ（f）的一半，并且它的单位是dBc / Hz。

我们可以称其为相位噪声的相位定义。

该定义使用频域表达式恢复为相位波动的物理量φ（t），并且1/2的系数应与先前定义的结果一致。

在相位检测器方法中，通过相位检测器直接测量信号的相位时域波动，并且通过FFT变换获得在频域中描述的相位噪声。

图2.相位检测器方法来测量相位噪声。

鉴相器方法可以结合锁相环自动锁定待测信号，实现自动测试。

此外，相位检测器方法可以与互相关算法结合使用，使用两组独立的硬件可以大大提高相位噪声的测量灵敏度。

相位检测器方法测量相位噪声的优点是：·可以区分幅度调制噪声和相位噪声·大大提高了测量相位噪声的灵敏度，并且互相关算法可以突破电表的极限。

39;自己的相位噪声。

鉴相器的载波抑制效果可以避免动态范围问题。

·可以测量闭路器的相位噪声