频谱分析仪相位噪声测量原理.pptVIP

成都天大仪器设备有限公司 相位噪声测量 噪声 白噪声（white?noise） 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)=Vssin2πf0t 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)=Vssin[2πf0t+Φ(t)] 其中Φ(t)是随时间而变的相位起伏，也就是相位噪声 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 剩余噪声的计算 频谱分析仪法的优点 频谱分析仪法的缺点与局限 频谱仪模式的不足和局限性 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 频谱仪测量相位噪声的误差源 图中给出的是RS公司的高端频谱仪由于其本振的相位噪声影响，其测量相位噪声的极限结果 由于频谱仪测量相位噪声是采用下变频，然后对中频信号进行信号分析的过程， 而在频谱边带上是同时存在调幅噪声和相位噪声，因此频谱仪的测量结果是包含AM噪声和相位噪声 频谱仪的测量原理决定了其测量过程无法进行载波抑制，所以在测量中无法进行对噪声的放大而提高灵敏度 由于测量过程中载波的存在，因此在小频偏处，由于滤波器的波形特性限制，其相位噪声的测量结果并不准确 显示在频谱仪上的信号为输入信号（S）与热噪声（N）的叠加。当信号电平相对噪声电平很大时，对信号的测量结果没有明显的影响， 这是由于噪声叠加引起的电平变化相对噪声电平很低。 然而，当低信噪比的情况下，造成的测量电平误差就不能忽略不计。 噪声对电平的影响情况可以由上表中查得。 * 成都信息工程学院 * 微波测量技术 表示频谱分析仪本振短期不稳定度。 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 频谱分析仪测量方法 相位噪声测量结果 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频率偏移的相位噪声-130.72 dBc/Hz = D – 10 * log RBW D = 95.78 dB 频谱分析仪法 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 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） 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 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调整） 频率响应误差（频率偏移大于 100 kHz) 带宽的不确定性 (因为计算单位为 dBc/Hz) 谢谢大家! 频谱仪测量法测量相位噪声是最常用，最为简单方便的方法。 把被测信号源的输出连接到频谱仪的输入端口，合理设置频谱分析仪就可以测量到其相位噪声。 现代的频谱仪一般都提供专用的相位噪声测量固件，更能方