电放大器相位噪声

电放大器相位噪声第1页，共20页，2023年，2月20日，星期一放大器噪声对相位噪声的影响及公式推导放大器输出端信号和噪声的有效值电压图解载波信号上叠加噪声信号矢量图第2页，共20页，2023年，2月20日，星期一放大器噪声对相位噪声的影响及公式推导有效值噪声电压产生相位调制,其相角为，在小角度调制下，有：由相位噪声的定义和相位调制原理：对数表示第3页，共20页，2023年，2月20日，星期一噪声系数和相位噪声的测量比较论文信息NIST：美国国家标准技术研究所第4页，共20页，2023年，2月20日，星期一噪声系数和相位噪声的测量比较（1）比较

相位噪声（PN）和噪声系数（NF）哪一个更能描述放大器的具体特征（2）放大器的热相位噪声底是-177dBc/Hz（输入载波功率为0dBm）NF：测量的远离载频处的宽带噪声，是在没有信号或固定输入下测量得的噪声，没有考虑近载频的闪烁噪声。实验表明：输入信号增加时由于非线性交调失真，宽带噪声增加1-5dB，由此得到的NF相比于0输入信号。第5页，共20页，2023年，2月20日，星期一噪声系数和相位噪声的测量比较振荡信号的射频功率谱：

：载波的均方根电压；

：在频率处的噪声功率谱密度；

：载波频率；：傅里叶频率幅度调制噪声和相位调制噪声相等，是射频功率谱的一半根据定义：相位噪声第6页，共20页，2023年，2月20日，星期一噪声系数和相位噪声的测量比较如图：热噪声产生的等效电路代入上式可以得到：第7页，共20页，2023年，2月20日，星期一噪声系数和相位噪声的测量比较ThisisthewidebandPMnoisefloorofanamplifier.测量系统：双通道互相关技术第8页，共20页，2023年，2月20日，星期一噪声系数和相位噪声的测量比较第9页，共20页，2023年，2月20日，星期一噪声系数和相位噪声的测量比较测量结果：输入功率越低，测量的相位噪声越大在输入功率低时，计算结果和无载波NF相近，当载波功率变大时，不再一致（非线性交调失真）验证了放大器的热噪底是-177dBc/Hz第10页，共20页，2023年，2月20日，星期一噪声系数和相位噪声的测量比较前向反馈线性放大器验证上述结论第11页，共20页，2023年，2月20日，星期一噪声系数和相位噪声的测量比较前向反馈线性放大器验证上述结论线性度越好，闪烁噪声越小同时NF的曲线，和上述结论相一致第12页，共20页，2023年，2月20日，星期一噪声系数和相位噪声的测量比较同类型放大器，同测量条件下，不同NF的相噪曲线NF和闪烁噪声的优劣没有关系第13页，共20页，2023年，2月20日，星期一噪声系数和相位噪声的测量比较结论：（1）传统NF的测量是无信号或者是小信号（线性区），不能完全反应放大器的NF。（2）通过相噪的测量得出的NF，更符合实际，同时还能反应闪烁噪声的影响。（3）放大器的NF受载波功率和非线性交调失真的影响（4）放大器的高线性会减小闪烁噪声和提高所测量的相位噪声底。（5）闪烁噪声的大小和NF系数没有关系。（6）放大器的热相位噪声底是-177dBc/Hz（输入载波功率为0dBm）第14页，共20页，2023年，2月20日，星期一放大器噪声对相位噪声的影响测试实验：第15页，共20页，2023年，2月20日，星期一放大器噪声对相位噪声的影响测试结果曲线：放大器相位噪声曲线第16页，共20页，2023年，2月20日，星期一放大器噪声对相位噪声的影响测试结果分析：如图曲线B所示，因为44dB和6dB衰减器是无源的，认为它不引入相位噪声，而S1的相噪性能大大优于放大器。曲线A和B的相位噪声分别为：a点是输出端，其功率为10dBm/Hz，a点的信号经过44dB衰减后到b点，其信号功率为-34dBm，b点上的热噪声电平为-174dBm/Hz，不可能再降，这样b点上相位噪声为-140dBc/Hz。经过放大器，信号到达C点，被测放大器的噪声系数约为4dB，即噪声性能变坏4dB。则C点上的相位噪声-136dBm/Hz。C点后面的6dB衰减器，它的热噪声功率-174dBm/Hz不会成为相位噪声的门限，因而，C点上信号的相位噪声-136dBc/Hz，这是被测放大器相位噪声的理论值，与曲线B测出的相位噪声一致。第17页，共20页，2023年，2月20日，星期一放大器噪声对相位噪声的影响这是某公司信息：第18页，共20页，2023年，2月20日，星期一放大器噪声对相位噪声的影响相位噪声机理：相位噪