频谱分析仪相位噪声测量原理

1、成都信息工程学院1微波测量技术相位噪声测量相位噪声测量成都信息工程学院2微波测量技术噪声噪声 白噪声（白噪声（whitenoise） 是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。所有频所有频率具有相同能量的随机噪声率具有相同能量的随机噪声 高斯白噪声（高斯白噪声（WGN） 高斯白噪声的概念高斯白噪声的概念.白白指功率谱恒定指功率谱恒定;高斯指幅度取各高斯指幅度取各种值时的概率种值时的概率p(x)是高斯函数是高斯函数. 加性高斯白噪声（加性高斯白噪声（AWGN ）从统计上而言是随机无线噪声，其特点是其通信信道上从统计上而言是随机无线噪声，其特点是其通信信道

2、上的信号分布在很宽的频带范围内的信号分布在很宽的频带范围内。成都信息工程学院3微波测量技术相位噪声相位噪声 一纯净的正弦信号可表达为：一纯净的正弦信号可表达为：V(t)=Vssin2f0t 由于噪声的存在，该信号的相由于噪声的存在，该信号的相位是随时间随机变化的，因此位是随时间随机变化的，因此该信号可表达为该信号可表达为 V(t)=Vssin2f0t+(t)其中其中(t)是随时间而变的相位起伏，是随时间而变的相位起伏，也就是相位噪声也就是相位噪声成都信息工程学院4微波测量技术l表示频谱分析仪本振短期不稳定度。l混频过程将任何本振不稳定性变换为混频分量。l噪声边带常用dBc/Hz表示（相对载频1

3、Hz带宽内的功率）。噪声边带又称相位噪声。噪声边带噪声边带成都信息工程学院5微波测量技术成都信息工程学院6微波测量技术噪声边带对整机性能的影响测量频率的下限频率分辨率灵敏度动态范围被测信号的相噪成都信息工程学院7微波测量技术单边带相位噪声单边带相位噪声-170-160-150-140-130-120-110-100-90-80-700.1110100100010000carrier offset /kHzphase noise/ dBc/(1 Hz)specificationtypicalFSIQ7 (spec)成都信息工程学院8微波测量技术噪声边带噪声边带噪声边带降低对不等幅信号的分辨率相位

4、噪声成都信息工程学院9微波测量技术噪声边带噪声边带动态范围动态范围受限于噪声边带受限于噪声边带dBc/Hz显示平均噪声电平显示平均噪声电平动态范围动态范围压缩压缩/噪声噪声受限于受限于100kHzto1MHz动态范围依赖于到载波的间距动态范围动态范围成都信息工程学院10微波测量技术雷达应用雷达应用指示运动目标指示运动目标高的相位噪声引起目标判断混淆高的相位噪声引起目标判断混淆目标反射信号目标反射信号成都信息工程学院11微波测量技术频谱分析仪测量方法频谱分析仪测量方法成都信息工程学院12微波测量技术相位噪声测量结果相位噪声测量结果成都信息工程学院13微波测量技术成都信息工程学院14微波测量技术相

5、位噪声测量相位噪声测量 相位噪声是描述信号质量的重要指标相位噪声是描述信号质量的重要指标 单边带相位噪声（单边带相位噪声（SSB） 是指相对于载波一定频偏处的1Hz带宽内的能量与载波电平的比值，相应的单位为dBc/Hz 成都信息工程学院15微波测量技术直接频谱分析直接频谱分析测量载波功率 P0测量某一频偏 fm 处的噪声功率结果:)log(10()(,0korrnoisefnoisemDHzBPPfLmP0:载波功率Pnoise,fm: 频偏 fm 处的噪声功率Bnoise: 分辨率滤波器噪声带宽Dcorr: RMS-检波器 (VBW 3 RBW, 无平均):Dcorr = 0 dB 取样检波

6、器 (VBW W/Hz:剩余调相剩余调相剩余调频剩余调频抖动抖动21)(2ffnormrmsdffPD212)(2ffnormrmsdffPfFoscrmsrmsfjitter2成都信息工程学院19微波测量技术频谱分析仪法的优点频谱分析仪法的优点m 测试设置简单、快捷m 频率偏移范围大 (高达 1 GHz)m 可以测试很多信号源的特性m杂散发射杂散发射m邻信道功率泄漏邻信道功率泄漏m高次谐波高次谐波m 直接显示相位噪声（当调幅噪声忽略不计时）成都信息工程学院20微波测量技术频谱分析仪法的缺点与局限频谱分析仪法的缺点与局限成都信息工程学院21微波测量技术频谱仪模式的不足和局限性频谱仪模式的不足和

7、局限性无法区分调幅噪声和相位噪声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灵敏度受仪器固有的相位噪声限制无载波抑制无载波抑制小频偏时测量范围受分辨率带宽和滤波器选择性所小频偏时测量范围受分辨率带宽和滤波器选择性所限制限制动态范围有限动态范围有限成都信息工程学院22微波测量技术由于由于1Hz FFT滤波器形状带来的载波泄漏滤波器形状带来的载波泄漏频谱分析仪法的缺点与局限性频谱分析仪法的缺点与局限性成都信息工程学院23微波测量技术频谱仪测量相位噪声的误差源频谱仪测量相位噪声的误差源当测量结果和频谱分析仪的固有指标可以相比拟时，校正当测量结果和频谱分析仪的固有指标可以相比拟时，校正频谱分析仪相位噪声带来的影响频谱分析仪相位噪声带来的影响 。举例：举例：如果测量结果比固有指标如果测量结果比固有指标高高3dB，那么，测量的相，那么，测量的相位噪声应该修正位噪声应该修正3dB。成都信息工程学院24微波测量技术频谱分析仪的线性误差频谱分析仪的线性误差参考电平设置的不确定误差（如果测量过程中参考电平参考电平设置的不确定误差（如果测量过程中参考电平有调整）有调整）衰减器切换不确度（如果测量过程中衰减器有调整）衰减器切换不确度（如果测量过程中衰减器有调整