振荡器的频率稳定度ppt课件

1、 射频通信电路信息工程学院17.5 振荡器的频率稳定度振荡器的频率稳定度 射频通信电路信息工程学院信息工程学院27.5.1 概述概述振荡器主要指标：频率准确度和稳定度振荡器主要指标：频率准确度和稳定度 准确度准确度绝对频差绝对频差0fffx相对频差相对频差000fffffx稳定度稳定度在一定的时间间隔内，频率准确度的变化在一定的时间间隔内，频率准确度的变化 长期频率稳定度长期频率稳定度短期（瞬时）频率稳定度短期（瞬时）频率稳定度影响长期频率稳定度因素：影响长期频率稳定度因素：（如温度，电源电压，磁场，负载等外界因素如温度，电源电压，磁场，负载等外界因素） 元件老化、元件参数的慢变化元件老化、元

2、件参数的慢变化振荡器所处环境条件变化振荡器所处环境条件变化影响短期频率稳定度因素影响短期频率稳定度因素电路中各种随机噪声电路中各种随机噪声 射频通信电路信息工程学院信息工程学院3研究短期频率稳定度也就是研究振荡器的相位噪声研究短期频率稳定度也就是研究振荡器的相位噪声 理想正弦波振荡器的输出信号为：理想正弦波振荡器的输出信号为： tAtvccos)(实际正弦波振荡器的输出信号为：实际正弦波振荡器的输出信号为： )(cos()(1 ()(tttaAtvnc幅度调制幅度调制相位调制相位调制为什么？为什么？电路存在固有噪声电路存在固有噪声振荡器是非线性电路振荡器是非线性电路振荡器从起振振荡器从起振 平

3、衡，平衡，AF1 AF=1，自限幅功能，自限幅功能，( )cos( )cnv tAtt可抑制幅度调制产生的幅度噪声可抑制幅度调制产生的幅度噪声 射频通信电路信息工程学院信息工程学院4电路噪声电路噪声相位调制相位调制相位噪声相位噪声对频率的影响如何？对频率的影响如何？频率是相位的微分频率是相位的微分 振荡频率振荡频率 在平均值上下随机起伏在平均值上下随机起伏 )(tf振荡器的频谱如何？振荡器的频谱如何？( )cos( )cnv tAtt当当 时：时：radtn1)( )cos( )cossin( )sincos( )sinncnccncv tAttAttAtAtt载波载波载波载波相位噪声相位噪声

4、0带相位噪声的振荡器输出频谱带相位噪声的振荡器输出频谱相乘，产生频谱搬移相乘，产生频谱搬移 射频通信电路信息工程学院信息工程学院57.5.2 相位噪声的影响相位噪声的影响振荡器在通信机中的用途振荡器在通信机中的用途接收机、发射机的本振源接收机、发射机的本振源上混频器将本振噪声转移到了发射频带内，上混频器将本振噪声转移到了发射频带内，发射信号不纯的频谱对邻道信号产生干扰。发射信号不纯的频谱对邻道信号产生干扰。结果：结果：上混频上混频本振信号本振信号发射信号发射信号中频信号中频信号1LOiLOi发射机：发射机：LOi 射频通信电路信息工程学院信息工程学院6接收机：接收机：下混频下混频本振信号本振信

5、号中频信号中频信号射频信号射频信号IFLORFLORF 下混频器将本振噪声转移到了中频段，降低了信噪比下混频器将本振噪声转移到了中频段，降低了信噪比 无本振噪声无本振噪声BW有本振噪声有本振噪声 射频通信电路信息工程学院信息工程学院7 倒易混频倒易混频下混频下混频本振信号本振信号中频信号中频信号射频信号射频信号IFLORFfffLOfRFMff、结果：结果：本振噪声与强干扰本振噪声与强干扰进行倒易混频变成中频进行倒易混频变成中频 降低中频信噪比降低中频信噪比但当本振有噪声时但当本振有噪声时现象：现象：若射频输入伴有强干扰若射频输入伴有强干扰MfLOMIFfff只要本振纯，且只要本振纯，且 就不

6、会对中频产生干扰就不会对中频产生干扰Mf 射频通信电路信息工程学院信息工程学院8本振噪声干扰数字通信本振噪声干扰数字通信 对信息是包含在载波的相位中的调制，如：对信息是包含在载波的相位中的调制，如：QPSK带有相位噪声的本振信号对已调波进行下混频后带有相位噪声的本振信号对已调波进行下混频后 中频信号的相位受到了干扰中频信号的相位受到了干扰增大了误码率增大了误码率 相位噪声对相位噪声对QPSK星座图的干扰星座图的干扰 射频通信电路信息工程学院信息工程学院97.5.3 频率稳定度的表示方法频率稳定度的表示方法 短期频率稳定度有两种表征法短期频率稳定度有两种表征法 频域频域单边相位噪声功率单边相位噪

7、声功率时域时域阿伦方差阿伦方差阿伦方差的具体测量方法阿伦方差的具体测量方法 111fff222fffnnNfff1 ， ，. ， Nffffn2)(.)()(1)(222210阿伦方差定义：阿伦方差定义： 射频通信电路信息工程学院信息工程学院10短期频率稳定度频域表示短期频率稳定度频域表示用单边用单边（SSB）相位噪声相位噪声 单边相位噪声定义：单边相位噪声定义：偏离载频偏离载频 一定量一定量 处处，单位频带内噪声功率单位频带内噪声功率 相对于平均载波功率相对于平均载波功率 的的dB数数 cffSSBPCPCSSBPPfLlog10)(单位单位dBc/Hz dBc相对于载波功率大小相对于载波功

8、率大小10logP标准信号功率 射频通信电路信息工程学院信息工程学院11单边相位噪声计算举例单边相位噪声计算举例测得载波功率：测得载波功率： 2dBm偏离载频偏离载频 1MHz 处，处，在带宽在带宽1KHz内的内的CPf噪声功率：噪声功率： 70dBmSSBP求：求：CSSBPPfLlog10)(解：解：单位频带内的单边噪声功率为：单位频带内的单边噪声功率为：310log() 10log1011SSBSSBSSBPPPdBmkHzkHz7030100/dBmdBdBm Hz ()100/( 2)98/LfdBm HzdBmdBc Hz 则则 射频通信电路信息工程学院信息工程学院12某振荡器工作在某振荡器工作在 1.0GHz 处的单边相位噪声功率谱举例处的单边相位噪声功率谱举例振荡器频谱振荡器频谱单边相位噪声功率谱单边相