頻譜分析儀相位噪聲測量原理

1、成都信息工程學(xué)院1微波測量技術(shù)相位噪聲測量相位噪聲測量成都信息工程學(xué)院2微波測量技術(shù)噪聲噪聲 白噪聲（白噪聲（whitenoise） 是指功率譜密度在整個頻域內(nèi)均勻分布的噪聲。是指功率譜密度在整個頻域內(nèi)均勻分布的噪聲。所有頻所有頻率具有相同能量的隨機噪聲率具有相同能量的隨機噪聲 高斯白噪聲（高斯白噪聲（WGN） 高斯白噪聲的概念高斯白噪聲的概念.白白指功率譜恒定指功率譜恒定;高斯指幅度取各高斯指幅度取各種值時的概率種值時的概率p(x)是高斯函數(shù)是高斯函數(shù). 加性高斯白噪聲（加性高斯白噪聲（AWGN ）從統(tǒng)計上而言是隨機無線噪聲，其特點是其通信信道上從統(tǒng)計上而言是隨機無線噪聲，其特點是其通信信道

2、上的信號分布在很寬的頻帶范圍內(nèi)的信號分布在很寬的頻帶范圍內(nèi)。成都信息工程學(xué)院3微波測量技術(shù)相位噪聲相位噪聲 一純凈的正弦信號可表達為：一純凈的正弦信號可表達為：V(t)=Vssin2f0t 由于噪聲的存在，該信號的相由于噪聲的存在，該信號的相位是隨時間隨機變化的，因此位是隨時間隨機變化的，因此該信號可表達為該信號可表達為 V(t)=Vssin2f0t+(t)其中其中(t)是隨時間而變的相位起伏，是隨時間而變的相位起伏，也就是相位噪聲也就是相位噪聲成都信息工程學(xué)院4微波測量技術(shù)l表示頻譜分析儀本振短期不穩(wěn)定度。l混頻過程將任何本振不穩(wěn)定性變換為混頻分量。l噪聲邊帶常用dBc/Hz表示（相對載頻1

3、Hz帶寬內(nèi)的功率）。噪聲邊帶又稱相位噪聲。噪聲邊帶噪聲邊帶成都信息工程學(xué)院5微波測量技術(shù)成都信息工程學(xué)院6微波測量技術(shù)噪聲邊帶對整機性能的影響測量頻率的下限頻率分辨率靈敏度動態(tài)范圍被測信號的相噪成都信息工程學(xué)院7微波測量技術(shù)單邊帶相位噪聲單邊帶相位噪聲-170-160-150-140-130-120-110-100-90-80-700.1110100100010000carrier offset /kHzphase noise/ dBc/(1 Hz)specificationtypicalFSIQ7 (spec)成都信息工程學(xué)院8微波測量技術(shù)噪聲邊帶噪聲邊帶噪聲邊帶降低對不等幅信號的分辨率相位

4、噪聲成都信息工程學(xué)院9微波測量技術(shù)噪聲邊帶噪聲邊帶動態(tài)范圍動態(tài)范圍受限于噪聲邊帶受限于噪聲邊帶dBc/Hz顯示平均噪聲電平顯示平均噪聲電平動態(tài)范圍動態(tài)范圍壓縮壓縮/噪聲噪聲受限于受限于100kHzto1MHz動態(tài)范圍依賴于到載波的間距動態(tài)范圍動態(tài)范圍成都信息工程學(xué)院10微波測量技術(shù)雷達應(yīng)用雷達應(yīng)用指示運動目標(biāo)指示運動目標(biāo)高的相位噪聲引起目標(biāo)判斷混淆高的相位噪聲引起目標(biāo)判斷混淆目標(biāo)反射信號目標(biāo)反射信號成都信息工程學(xué)院11微波測量技術(shù)頻譜分析儀測量方法頻譜分析儀測量方法成都信息工程學(xué)院12微波測量技術(shù)相位噪聲測量結(jié)果相位噪聲測量結(jié)果成都信息工程學(xué)院13微波測量技術(shù)成都信息工程學(xué)院14微波測量技術(shù)相

5、位噪聲測量相位噪聲測量 相位噪聲是描述信號質(zhì)量的重要指標(biāo)相位噪聲是描述信號質(zhì)量的重要指標(biāo) 單邊帶相位噪聲（單邊帶相位噪聲（SSB） 是指相對于載波一定頻偏處的1Hz帶寬內(nèi)的能量與載波電平的比值，相應(yīng)的單位為dBc/Hz 成都信息工程學(xué)院15微波測量技術(shù)直接頻譜分析直接頻譜分析測量載波功率 P0測量某一頻偏 fm 處的噪聲功率結(jié)果:)log(10()(,0korrnoisefnoisemDHzBPPfLmP0:載波功率Pnoise,fm: 頻偏 fm 處的噪聲功率Bnoise: 分辨率濾波器噪聲帶寬Dcorr: RMS-檢波器 (VBW 3 RBW, 無平均):Dcorr = 0 dB 取樣檢波

6、器 (VBW W/Hz:剩余調(diào)相剩余調(diào)相剩余調(diào)頻剩余調(diào)頻抖動抖動21)(2ffnormrmsdffPD212)(2ffnormrmsdffPfFoscrmsrmsfjitter2成都信息工程學(xué)院19微波測量技術(shù)頻譜分析儀法的優(yōu)點頻譜分析儀法的優(yōu)點m 測試設(shè)置簡單、快捷m 頻率偏移范圍大 (高達 1 GHz)m 可以測試很多信號源的特性m雜散發(fā)射雜散發(fā)射m鄰信道功率泄漏鄰信道功率泄漏m高次諧波高次諧波m 直接顯示相位噪聲（當(dāng)調(diào)幅噪聲忽略不計時）成都信息工程學(xué)院20微波測量技術(shù)頻譜分析儀法的缺點與局限頻譜分析儀法的缺點與局限成都信息工程學(xué)院21微波測量技術(shù)頻譜儀模式的不足和局限性頻譜儀模式的不足和

7、局限性無法區(qū)分調(diào)幅噪聲和相位噪聲無法區(qū)分調(diào)幅噪聲和相位噪聲靈敏度受儀器固有的相位噪聲限制靈敏度受儀器固有的相位噪聲限制無載波抑制無載波抑制小頻偏時測量范圍受分辨率帶寬和濾波器選擇性所小頻偏時測量范圍受分辨率帶寬和濾波器選擇性所限制限制動態(tài)范圍有限動態(tài)范圍有限成都信息工程學(xué)院22微波測量技術(shù)由于由于1Hz FFT濾波器形狀帶來的載波泄漏濾波器形狀帶來的載波泄漏頻譜分析儀法的缺點與局限性頻譜分析儀法的缺點與局限性成都信息工程學(xué)院23微波測量技術(shù)頻譜儀測量相位噪聲的誤差源頻譜儀測量相位噪聲的誤差源當(dāng)測量結(jié)果和頻譜分析儀的固有指標(biāo)可以相比擬時，校正當(dāng)測量結(jié)果和頻譜分析儀的固有指標(biāo)可以相比擬時，校正頻譜分析儀相位噪聲帶來的影響頻譜分析儀相位噪聲帶來的影響 。舉例：舉例：如果測量結(jié)果比固有指標(biāo)如果測量結(jié)果比固有指標(biāo)高高3dB，那么，測量的相，那么，測量的相位噪聲應(yīng)該修正位噪聲應(yīng)該修正3dB。成都信息工程學(xué)院24微波測量技術(shù)頻譜分析儀的線性誤差頻譜分析儀的線性誤差參考電平設(shè)置的不確定誤差（如果測量過程中參考電平參考電平設(shè)置的不確定誤差（如果測量過程中參考電平有調(diào)整）有調(diào)整）衰減器切換不確度（如果測量過程中衰減器有調(diào)整）衰減器切換不確度（如果測量過程中衰減器有調(diào)整