频谱分析仪相位噪声测量原理

1、.,相位噪声测量,.,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。 所有频率具有相同能量的随机噪声 高斯白噪声（WGN） 高斯白噪声的概念.白指功率谱恒定;高斯指幅度取各种值时的概率p (x)是高斯函数. 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的信号分布在很宽的频带范围内。,.,相位噪声,一纯净的正弦信号可表达为： V(t)=Vssin2f0t 由于噪声的存在，该信号的相位是随时间随机变化的，因此该信号可表达为 V(t)=Vssin2f0t+(t) 其中(t)是随时间而变的相位起伏，也就是相位噪声,.,表示频谱分析仪本

2、振短期不稳定度。 混频过程将任何本振不稳定性变换为混频分量。 噪声边带常用dBc/Hz表示（相对载频1Hz带宽内的功率）。噪声边带又称相位噪声。,噪声边带,.,.,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,.,单边带相位噪声,.,噪声边带,噪声边带降低对不等幅信号的分辨率,相位噪声,.,噪声边带,动态范围,受限于噪声边带,dBc,/Hz,显示平均噪声电平,动态范围,压缩,/,噪声,受限于,100,kHz,to,1,MHz,动态范围依赖于到载波的间距,动态范围,.,雷达应用 指示运动目标,高的相位噪声引起目标判断混淆,目标反射信号,.,频谱分析仪测量

3、方法,.,相位噪声测量结果,.,.,相位噪声测量,相位噪声是描述信号质量的重要指标 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,.,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:,P0: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 取样检波器 (VBW RBW):Dcorr = 2.5 dB,.,参考信号,频率偏移 300 kHz,显示300kHz频率偏移的相

4、位噪声-130.72 dBc/Hz = D 10 * log RBW,D = 95.78 dB,频谱分析仪法,.,.,剩余噪声的计算,相位噪声显示的是单边带噪声密度 L(f): 是相位波动的频谱密度,dBc/Hz - W/Hz:,剩余调相,剩余调频,抖动,.,频谱分析仪法的优点,测试设置简单、快捷 频率偏移范围大 (高达 1 GHz) 可以测试很多信号源的特性 杂散发射 邻信道功率泄漏 高次谐波 直接显示相位噪声（当调幅噪声忽略不计时）,.,频谱分析仪法的缺点与局限,.,频谱仪模式的不足和局限性,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 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限制 动态范围有限,.,由于1Hz FFT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，校正频谱分析仪相位噪声带来的影响 。,举例： 如果测量结果比固有指标高3dB，那么，测量的相位噪声应该修正3dB。,.,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有调整） 衰减器切换不确度（如果测量过程中衰减器有