頻譜分析儀相位噪聲測量原理

1、成都信息工程學院1微波測量技術相位噪聲測量相位噪聲測量成都信息工程學院2微波測量技術噪聲噪聲 白噪聲（白噪聲（whitenoise） 是指功率譜密度在整個頻域內均勻分布的噪聲。是指功率譜密度在整個頻域內均勻分布的噪聲。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)是高斯函數是高斯函數. 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的信號分布在很寬的頻帶范圍內。成都信息工程學院3微波測量技術相位噪聲相位噪聲 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院4微波測量技術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院5微波測量技術成都信息工程學院6微波測量技術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院7微波測量技術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)成都信息工程學院8微波測量技術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院9微波測量技術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院10微波測量技術雷達應用雷達應用指示運動目標指示運動目標高的相位噪聲引起目標判斷混淆高的相位噪聲引起目標判斷混淆目標反射信號目標反射信號成都信息工程學院11微波測量技術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院12微波測量技術相位噪聲測量結果相位噪聲測量結果成都信息工程學院13微波測量技術成都信息工程學院14微波測量技術相

5、位噪聲測量相位噪聲測量 相位噪聲是描述信號質量的重要指標相位噪聲是描述信號質量的重要指標 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帶寬內的能量與載波電平的比值，相應的單位為dBc/Hz 成都信息工程學院15微波測量技術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:剩余調相剩余調相剩余調頻剩余調頻抖動抖動21)(2ffnormrmsdffPD212)(2ffnormrmsdffPfFoscrmsrmsfjitter2成都信息工程學院19微波測量技術頻譜分析儀法的優(yōu)點頻譜分析儀法的優(yōu)點m 測試設置簡單、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（當調幅噪聲忽略不計時）成都信息工程學院20微波測量技術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院21微波測量技術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)分調幅噪聲和相位噪聲無法區(qū)分調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院22微波測量技術由于由于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院23微波測量技術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測量結果和頻譜分析儀的固有指標可以相比擬時，校正當測量結果和頻譜分析儀的固有指標可以相比擬時，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：如果測量結果比固有指標如果測量結果比固有指標高高3dB，那么，測量的相，那么，測量的相位噪聲應該修正位噪聲應該修正3dB。成都信息工程學院24微波測量技術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置的不確定誤差（如果測量過程中參考電平參考電平設置的不確定誤差（如果測量過程中參考電平有調整）有調整）衰減器切換不確度（如果測量過程中衰減器有調整）衰減器切換不確度（如果測量過程中衰減器有調整