射频信道的相位噪声分析
射频传输中的噪声干扰及解决方法
射频传输中的噪声干扰及解决方法
1.射频传输系统中噪声干扰的来源
在射频传输系统中，噪声干扰的来源较为复杂，大体上有如下几种。
（1）来自周围环境的干扰。
这种千扰的产生，是系统所用设备的附近有较强、较高频率的辐射源，或在传输系统的沿途有辐射源，或者系统与电视发射塔及有线电视网相距太近，或者它选用的传输频道与当地广播电视的发射频道及有线电视网的频道相同等原因引起的。
（2）来自系统内部的干扰。
这种干扰主要是由于传输中放大器级数过多而产生的交扰调制和相互调制，或者是放大器的插入点过早或过迟而使放大器的输入端信号过强或过弱，再或者是由于在混合器的输入端各路射频信号的电平相差太大，或者所选用的放大器噪声系数过高等。
（3）来自系统接地不良或不正确及接触不良等形成的干扰。
显然，这种情况在各种传输方式中都会造成噪声千扰。
2.解除干扰的方法
解决上述情况干扰的主要办法如下。
（1）选择质量高的传输设备，按规范接地，传输干线上尽量少装放大器，同时在混合器的输入端尽可能地将各路输入的射频信号电平调整一致等。
（2）如果周围有经常性的较强辐射源，只能采取增加屏蔽等措施解决。
（3）要避开当地广播电视频道，使传输线远离其他可能有辐射干扰的线路等。
（4）如果采取上述措施仍不能有效地消除干扰，就应考虑改变传输方式，如换成光纤传输方式等，并且控制中心整体加装屏蔽网等。
由上所述可知，在进行系统设计时，对于系统周边环境情况的摸底是很重要的。
如果在设计之前就已经发现存在不可避开的干扰源，那么从开始就应从总体设计上进行解决。
Lecture09 相位噪声分析
CMOS 射频集成电路设计2006年11月17日唐长文助理研究员zwtang@/faculty/personweb/tangzhangwen/RFIC/RFIC.htm复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室版权©2005-2006, 版权所有，不得侵犯z相位噪声概述z相位噪声分析理论线性时不变分析非线性时不变分析线性相位时变分析复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室唐长文复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室唐长文z理想的正弦波频率处的两个脉冲振荡幅度A ，振荡频率，初始相位z实际振荡器振荡波形 振荡幅度和相位都是时间的函数 幅度噪声和相位噪声()()0cos out V t A t ωφ=+()0()()()out V t A t f t t ωφ=+0ωφ0ω±()A t ()t φ复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室唐长文射频收发机中的相位噪声z接收通道：干挠信号的混频会恶化信噪比z发射通道强本振信号的干挠开环传递函数()out j G ω⎛⎞=⋅z假设条件：线性时不变负反馈网络z意义和优点解释了加性噪声(闪烁噪声和白噪声)对相位噪声的影响有意义的结论：相位噪声随着频偏成-20dB下降z局限和缺点无法解释单频噪声在载波两侧都会产生噪声的现象存在经验拟合参数复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室唐长文处的噪声电压和电流之间关系222ω−2ωz Samori模型阐述了差分对管噪声和尾电流源噪声是如何造成振荡器的相位噪声的ησz但是，噪声因子F(频率折叠因子和)仍然是经验参数z所以，Samori模型也是一种定性的噪声分析模型复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室唐长文(LPTV, Linear Phase Time Varying)z线性相位时变复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室唐长文复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室唐长文z幅度复原机制：非线性特性的作用一旦受到干挠，相位误差将永远保持经过长时间，幅度变化会被非线性消除电压和电流的轨迹图复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室唐长文zISF函数表征了波形上每一点对干挠的敏感程度t−∞∫t−∞∫∑[]0cos ()t t ωφ+()t φz Hajimiri模型可以分析器件1/f噪声上变频成为相位噪声的程度与振荡波形对称性的关系z Hajimiri模型可以分析平稳噪声，甚至是周期平稳噪声z Hajimiri模型是一种通用的、精确的、定量分析方法复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室唐长文参考文献z博士论文唐长文，“电感电容压控振荡器”，第五章，2004年5月，复旦大学博士论文z杂志文章D.B. Leeson, “A simple model of feedback oscillator noises spectrum,”Proc.IEEE, vol.54, pp.329-330, Feb. 1966.J. Craninckx and M. Steyaert, “Low-noise voltage-controlled oscillators using enhanced LC-tanks,”IEEE Trans. Circuits Syst.-II, vol. 42, pp. 794-904, Dec.1995.B. Razavi, “A study of phase noise in CMOS oscillators,”IEEE J. Solid-StateCircuits, vol. 31, pp. 331-343, Mar. 1996.C. Samori, A.L. Lacaita, F.Villa, and F. Zappa, “Spectrum folding and phasenoise in LC tuned oscillators,”IEEE Trans. Circuits Syst.-II, vol. 45, pp. 781-790, Jul. 1995.A. Hajimiri and T. H. Lee, “A general theory of phase noise in electricaloscillators,”IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 33, pp. 179-194, Feb. 1998.T. H. Lee and A. Hajimiri, “Oscillator phase noise: A tutorial,”IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 35, pp. 326-336, Mar. 2000.复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室唐长文。
浅谈如何测量微波相位噪音
一
２ 测量相位噪声 的意义
根 据以往实验数据 表示 ，信号源 的相位 噪音在信号 电平分散 在较 宽 动状态围 的频率 交换 中至关重要 。例如 ：如果把两个频率不 同的信 号输 入到变频器之 中 ，然后再加入一 个本 地震荡信号分别 与两个信号
源为双平衡混频器提供信号。为了使测量的结果更精确，参考信号源的
位噪声通常 分为两大类 ：两端 口相位噪声和绝对相 位噪声 。两端 口噪
声是 由设备 的分 配噪声 引起 的器件噪声 ，是对信号 时间变化的另一种 该方法的缺点是在测量高漂移信号源时需要较宽的调节范围。 测量方式 ，其测量结果能在频 率域内显示 ，通常放 大器、混频器等都 会有两端 口噪声 ；而绝对 相位 噪声指的是设备输 出 口端所 出现 的总相 位噪声 ，它同时也是器件 两端 口相位噪声和 振荡 器噪声的 函数 。我们 在实 际的测量中的测量重 点在于测量震荡源 的绝对相位噪声 ，所 以下
混 频 ，使得两个信 号变成中频信号 ，结果 发现本地振荡器 的相位噪声
路相对产 生延 迟 ，从 而把频率 的起伏 转化成了相位 的变化 ，然 后鉴
相器 的两个输 出相位形成正交 ，把相位 的波动转化为 电压 的波 动在频
率以噪声 的形式在分析仪 上显示 ，把频率噪声转化为相位 噪声读数 。
会 相应的影响到测量速度 。
３ ． ６ 数 字 鉴 相 器 测 量 法
达系统等 。下面 我们主要讨论 一下相位噪声对接 收机的影响 。随着科
学技术 的发展 ，器件的减噪放 大器的动态范 围、电路系统的各项技术
集成电路射频设计中的噪声优化研究
集成电路射频设计中的噪声优化研究随着科学技术的不断发展，集成电路技术日益成熟，尤其是射频设计领域取得了巨大的进展。
射频系统中的噪声问题一直是制约其发展的重要因素之一。
在集成电路射频设计中，噪声优化是一个非常重要的研究领域，它对于提高系统性能、降低功耗、延长电池寿命等方面都有非常重要的作用。
本文将针对集成电路射频设计中的噪声优化进行深入探讨。
1.射频系统中的噪声问题在射频系统中，噪声会对系统的性能产生巨大的影响。
噪声可以来源于电阻、晶体管、放大器等多个方面。
其中热噪声和1/f噪声是最主要的噪声来源。
热噪声主要是由于电阻的存在，当电子在电阻中运动时，会产生随机运动，这就会导致电子的能量随机变化，形成热噪声。
1/f噪声主要是由于半导体材料的缺陷和界面的损耗所引起的，其产生的频率范围一般在几百赫兹到几十千赫兹之间，是射频系统中最难处理的一种噪声。
2.噪声优化的方法在集成电路射频设计中，噪声优化的方法主要包括以下几个方面：（1）降低晶体管的1/f噪声晶体管的1/f噪声主要来自半导体材料的缺陷和界面的损耗，降低晶体管1/f噪声的方法主要是通过改进工艺和选择合适的材料。
例如使用低噪声工艺、氧化物退火工艺等方法。
（2）降低电感耦合噪声电感耦合噪声是由于电感中的电流引起的磁场，与其他电感之间相互耦合引起的。
降低电感耦合噪声的方法主要是通过选择合适的电感结构和减小电流的大小。
（3）降低传输线噪声传输线噪声是由于功率传输过程中的耗散、反射和延迟引起的。
降低传输线噪声的方法主要是通过选择合适的传输线类型、配合合适的耦合器和匹配器等。
（4）降低放大器噪声放大器噪声是射频系统中最主要的噪声来源之一，对系统性能有很大的影响。
降低放大器噪声的方法主要是通过改进放大器结构、提高放大器的增益和选择合适的放大器类型等。
3.结论在集成电路射频设计中，噪声优化是非常重要的一部分。
只有通过降低系统中的噪声，才能提高系统的性能和稳定性。
针对射频系统中的各种噪声问题，我们可以采用不同的优化方法。
相位噪声 相干长度 -回复
相位噪声相干长度-回复相位噪声和相干长度是在通信系统中重要的概念和参数。
它们与数据传输的可靠性和性能密切相关。
本文将一步一步回答关于相位噪声和相干长度的问题，从基本概念到实际应用，为读者深入了解这些概念提供全面的解释。
首先，我们来了解一下相位噪声的概念。
相位噪声指的是在通信系统中由于各种原因引起的相位扰动。
在数字通信中，我们通常使用相位偏移键控调制（PSK）或正交相分振键（QAM）等调制方式来传输信号。
相位噪声会导致接收端难以准确地判断信号的相位差异，从而造成误码率的升高。
相位噪声通常由四个主要来源引起：振荡器噪声、环境噪声、电路噪声和量子噪声。
振荡器噪声是指在信号生成过程中，由于放大器、滤波器和其他元件的非线性特性而引入的误差。
环境噪声是指来自于周围环境的无线电频率干扰以及其他电磁波的影响。
电路噪声是由于电路元件的噪声引起的，例如放大器和滤波器。
量子噪声是由于光子的统计性质以及量子效应引起的。
相干长度是指光波或电磁波在传输过程中保持相位关系的距离。
它与波长和时间相关。
在光通信系统中，相干长度是非常重要的参数，它决定了信号在光纤中传输时的失真程度。
当信号传输距离超过相干长度时，相位噪声会变得明显，并且会导致信号的扩散，从而降低了传输质量。
相干长度可以通过以下公式计算得到：Lc = λ2 / Δλ其中，Lc是相干长度，λ是信号的波长，Δλ是信号的谱宽。
波长和谱宽之间具有反比的关系，即谱宽越宽，相干长度越短。
这也意味着，当信号的频率范围较大时，相干长度会减小，从而加剧相位噪声的影响。
在实际应用中，我们需要通过一些方法来降低相位噪声和延长相干长度，以提高通信系统的性能。
一种常见的方法是使用相干光通信系统。
相干光通信系统可以通过控制光信号的相位和频率，降低相位噪声的影响。
另一种方法是使用光纤放大器来增强信号的强度，从而减小相位噪声的影响。
此外，还可以使用相位同步技术和相位预编码技术来抑制相位噪声。
除了在光通信系统中的应用，相位噪声和相干长度还广泛用于其他领域。
相位噪声分析及对电路系统的影响
相位噪声分析及对电路系统的影响1. 概述相位噪声就是短期频率稳定度，一个物理现象的两种表示方法，相位噪声为频域表示，短期频率稳定度为时域表示。
相位噪声一般是指在系统内各种噪声作用下所引起的输出信号相位随机起伏。
相位的随机起伏必然引起频率随机起伏，这种起伏速度较快，所以又称之为短期频率稳定度，用单边带，1Hz 带宽内的相位噪声功率谱密度£(ƒm )表示。
而时域一般用在一定时间间隔内，频率变化量的相对值表示，它是测量时间τ的函数，一般用方差><)(2τσ描述频率稳定度，可分长期稳定度和短期稳定度，目前没有严格界限。
频率源的相位噪声是一项非常重要的性能指标，它对电子设备和电子系统的性能影响很大，从频域看它分布在载波信号两旁按幂律谱分布。
用这种信号不论做发射激励信号，还是接收机本振信号以及各种频率基准时，这些相位噪声将在解调过程中都会和信号一样出现在解调终端，引起基带信噪比下降。
在通信系统中使话路信噪比下降，误码率增加；在雷达系统中影响目标的分辨能力，即改善因子。
接收机本振的相位噪声，当遇到强干扰信号时，会产生“倒混频”使接收机有效噪声系数增加。
所以随着电子技术的发展，对频率源的相位噪声要求越来越严格，因为低相位噪声，在物理、天文、无线电通信、雷达、航空、航天以及精密计量、仪器、仪表等各种领域里都受到重视。
2. 相位噪声及频率稳定度分析2.1 相位噪声分析任何信号的频谱都不可能绝对纯净，总会受到噪声的调制产生调制边带。
噪声可分为：闪变噪声、干扰噪声和白噪声，1Hz 带宽内的热噪声功率N o 在常温17℃时为-174dBm/Hz。
这些噪声连续分布，假设对一纯净信号ƒo 进行调制，取1Hz 带宽内的噪声功率，频率为)(0f f Δ+，在时间小于1秒时，可以认为噪声电压也是正弦波。
这样可用矢量法来分析这两个正弦信号的调制结果，用图1表示。
图1中用V 2表示ƒ0幅度，用02N 表示噪声正弦波幅度，把ƒ0信号看成静止，则噪声分量以 f Δ=Δπω2的角速度旋转。
相位噪声——精选推荐
相位噪声相位噪声2010-11-11 08：25相位噪声(Phase noise)一般是指在系统内各种噪声作用下引起的输出信号相位的随机起伏。
通常相位噪声又分为频率短期稳定度和频率长期稳定度。
所谓频率短期稳定度,是指由随机噪声引起的相位起伏或频率起伏。
至于因为温度、老化等引起的频率慢漂移，则称之为频率长期稳定度。
通常我们主要考虑的是频率短期稳定度问题，可以认为相位噪声就是频率短期稳定度。
随着通信系统中的时钟速度迈入GHz级，相位噪声和抖动这两个在模拟设计中十分关键的因素，也开始在数字芯片和电路板的性能中占据日益重要的位置。
在高速系统中，时钟或振荡器波形的时序误差会限制一个数字I/O接口的最大速率，不仅如此，它还会增大通信链路的误码率，甚至限制A/D转换器的动态范围。
相位噪声是衡量频率标准源(高稳晶振、原子频标等)频稳质量的重要指标，随着频标源性能的不断改善，相应噪声量值越来越小，因而对相位噪声谱的测量要求也越来越高。
现代电子系统和设备都离不开相位噪声测试的要求，因为本振相位噪声影响着调频、调相系统的最终信噪比，恶化某些调幅检波器的性能；限制频移键控(FSK)和相移键控(PSK)的最小误码率；影响频分多址接收系统的最大噪声功率等。
在很多高级电子系统和设备中，核心技术中往往有一个低相位噪声频率源。
可见对相位噪声进行表征、测试以及如何减小相位噪声是现代电子系统中一个回避不了的问题。
什么是相位噪声和抖动相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式。
在理想情况下，一个频率固定的完美的脉冲信号(以1 MHz为例)的持续时间应该恰好是1微秒，每500ns有一个跳变沿。
但不幸的是，这种信号并不存在。
信号周期的长度总会有一定变化，从而导致下一个沿的到来时间不确定。
这种不确定就是相位噪声，或者说抖动。
抖动是一个时域概念抖动是对信号时域变化的测量结果，它从本质上描述了信号周期距离其理想值偏离了多少。
通常，10 MHz以下信号的周期变动并不归入抖动一类，而是归入偏移或者漂移。
相位噪声测量
相位噪声及其测试技术罗达 29071050130.引言调相系统的最终信噪比，会恶化某些调幅检波器的性能，限制FSK和PSK 的最小误码率，影响频分多址接收系统的最大噪声功率。
对相位噪声进行表征、测试以及如何减小相位噪声是电子系统中一个回避不了的问题。
本文较详细的阐述了相位噪声的概念及其测试。
1.相位噪声的概念及其表征1.1 相位噪声的概念相位噪声是指信号源中，输出频率的短期稳定性指标。
由于相位噪声的存在，引起载波频谱的扩展。
在实际应用，所有信号源的输出都存在着幅度、频率或相位的起伏，这些相位起伏的特征描述通常叫做相位噪声。
1.2 相位噪声的来源信号源中的杂散分量一般是由电源纹波、机械振动或系统内部鉴相信号的泄漏或其它电路的信号窜扰，具有一定的规律性。
另外一种呈随机分布的相位噪声通常是由振荡器本身内各器件所产生的各种随机噪声引起的。
1.3 单边带相位噪声的定义信号源中，由于相位噪声的存在，在频域中，输出信号的谱线相位调制边带的功率P SSB与总功率P S之比，即L(f m)= P SSB/P S=功率密度（一个相位调制边带1Hz）/总的载波功率L(f m)通常用相对于载波1Hz 带宽的对数来表示，单位为dBc/H为了得到L(f m)与随机的或正弦相位调制的一般关系，首先研究正弦相位调制信号，然后再研究随机相位调制信号。
1.3.1 正弦相位调制信号令正弦相位调制信号的瞬时相位为θ(t)=θm sin2πf m t于是得到相位调制信号为V(t)=V0cos(2πf0t+θm sin2πf m t) (1)假定θm<<1rad，式(1)可以简化成V(t)=V0cos2πf0t+(θm/2)V0cos2π(f0+f m)t=(θm/2)V0cos2π(f0-f m)t上式中，第一项为载波信号，后两项为噪声边带分量，称为相位噪声。
这样，一个噪声边带信号的幅度与载波信号幅度之比为V SSB/V S=V0J1(θm)/V0J0(θm)=J1(θm)/J0(θm)=θm/2如果用功率表示，可得到P SSB/P S=(0.25θm*θm=0.25θRMS*θRMS)，式中的θRMS为调相指数的有效值。
gnss接收机射频前端电路相位噪声评估方法
coherent integration, and the phase noise of the receiver RF system is quantitatively calculated. The results show the me7hodhashighevaluaionaccuracyandcanbeused7omeasureandevalua7e7hedesignqualiyofGNSSreceiverradio frequency (RF)fron-endcircuis (includingADconver7ers)%7opredic77hereceiverperformance.
Keywords: GNSS receiver performance evaluation； RF front-end； phase noise； complex plane
o引言
全球卫星导航系统(global navigation satellite system,
GNSS）接收机射频电路的相位噪声会影响GNSS的观测量 精度#13$（对于GNSS接收机来说，射频前端是系统引入相 位噪声的主要来源之一#4可（对于常规导航型、测量型接收
中图分类号：TN 98
文献标志码：A
DOI：10. 3969/j. issn. 1001-506X. 2020. 03. 005
Phase noise estimation method for RF front-end circuit of GNSS receiver
相位噪声的含义和6个测量方法
相位噪声的含义和6个测量方法相位噪声的含义相位噪声是对信号时序变化的另一种测量方式，其结果在频率域内显示。
用一个振荡器信号来解释相位噪声。
如果没有相位噪声，那么振荡器的整个功率都应集中在频率f=fo处。
但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去，产生了边带(sideband)。
从下图中可以看出，在离中心频率一定合理距离的偏移频率处，边带功率滚降到1/fm，fm是该频率偏离中心频率的差值。
相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。
一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。
图1 相位噪声的含义主要的相位噪声测量方法1.直接频谱测量方法这是最简单最经典的相位测量技术。
如图 2 所示，将被测件 (DUT) 的信号输入频谱仪/信号分析仪，将信号分析仪调谐到被测件频率，直接测量振荡器的功率谱密度(f)。
由于该方法对频谱密度的测量是在存在载波的情况下进行，因此频谱仪/信号分析仪的动态范围对测量范围有较大影响。
虽然不太适合测量非常靠近载波的相位噪声，但该方法可以非常方便地快速测定具有相对高噪声的信号源质量。
测量在满足以下条件时有效:● 频谱仪/信号分析仪在相关偏置时的本身 SSB 相位噪声必须低于被测件噪声。
● 由于频谱仪/信号分析仪测量总体噪声功率，不会区分调幅噪声与相位噪声，被测件的调幅噪声必须远低于相位噪声(通常10 dB 即可)。
图2 直接频谱测量方法2.鉴相器测量方法如果需要分离相位噪声和调幅噪声，则需使用鉴相器法进行相位噪声的测量。
图 3 描述了鉴相器技术的基础概念。
鉴相器可将两个输入信号的相位差转换为鉴相器输出端的电压。
相位差设置为90° (正交) 时，电压输出为 0 V。
偏离正交的任何相位波动都将引发输出端的电压变化。
图3 鉴相器工作原理目前已根据鉴相器原理开发了多种测量方法。
射频信号相位噪声测量不确定度分析
射频信号相位噪声测量不确定度分析摘要：当下，频谱分析仪在各个行业的使用日渐广泛，比如对频谱的监测，对仪器物件的分析等等。
它之所以能够被广泛使用，是因为在处理以及分析信号时，它可以起到测量的作用。
关键词：频谱仪；射频信号；相位噪声；测量；不确定1.原理分析1.1频谱仪结构由图1可以看出，输入信号经过输入衰减器和预选滤波器后，在混频器中，与本地振荡器的本振信号作中频变换，变换后产生一个固定的中频信号，经过中频增益器放大、输入到分辨率带宽滤波器该滤波器决定了分辨率带宽RBW，中频信号在对数放大器中进行压缩，然后通过包络检波器进行包络检波，所得信号称为视频信号。
再经视频滤波器来平均化，从而不受噪声影响并且可平滑显示（视频滤波器决定了视频带宽VBW）。
滤波输出作为垂直分量，频率作为水平分量，在屏幕上绘出坐标图，就得出输入信号的频谱图。
考虑到在频谱仪中使用了混频器器件，待测信号的谐波也会与混频器混频产生低频分量。
这些低频分量是否会影响真实信号指标的测量，我们需要通过对混频器的交调特性进行分析。
图1 典型的扫频式频谱仪结构图1.2混频器交调特性分析对于任何非线性器件，其输入信号和输出信号的关系为：U0=k0+k1Ui+k2U2i+k3U3i+k4U4i+ (1)其中，Ui为输入信号幅度；U0为输出信号幅度；k0、k1、k2、k3、k4为常数。
对于混频器的输入信号，一般都具有谐波分量，为方便计算，我们假设其只具有一个谐波分量，这样我们可以按输入双音信号进行分析计算。
设混频器的输入信号为：Ui=A1cosωR1t+A2cosωR2t+BcosωLt其中，A1和A2为输入信号幅度，B为本振信号幅度；ωR1和ωR2为输入信号角频率，ωL为本振信号角频率。
假设ωR1是待测信号的输入频率，ωR2是待测信号的谐波分量，即ωR2=NωR1。
由此可知，当输入信号存在谐波信号时，通过混频器后，一些四阶交调分量可能会演变成所需中频信号的二阶分量。
克服在射频与微波频率下的相位杂讯问题
克服在射頻與微波頻率下的相位雜訊問題作者：John Hansen / 安捷倫科技(Agilent)過去20年來，射頻與微波訊號產生器不斷增加其功能與複雜性，以便跟上向量調變通訊與先進雷達系統快速發展的腳步。
這些應用最重要的效能參數之一，就是相位雜訊(phase noise)。
為要求低相位雜訊的應用購買現成的訊號產生器，可能所費不貲。
低相位雜訊通常是高階訊號產生器最昂貴的效能選項。
假如訊號產生器可以調整頻率參考硬體、電壓控制振盪器(VCO)、以及組成合成器鏈路的鎖相迴路(PLL)，那麼就可以透過一些措施來改善及最佳化相位雜訊的效能。
在介紹這些調整步驟之前，很快看一下我們如何界定相位雜訊會很有幫助。
相位雜訊是指訊號相位的隨機波動，其由產生器內部的各種元件和電路所造成，會使輸出功率分散到周遭的頻率。
理想上，一個合成的連續波(CW)訊號的功率，會全都落在一個頻率上，這可以用隨機相位調變來加以模擬。
相位雜訊的單位(被稱為L(f))為dBc/Hz，亦即在1 Hz的頻寬下，載波功率與在連續波輸出的偏移頻率位置所測得功率相差多少dB。
舉例來說，可以將產生器的相位雜訊指定為：在20 GHz的頻率下，偏移連續波頻率100 kHz時為-97dBc/Hz。
相位雜訊一般會以對數座標圖來表示，可方便檢視近端相位雜訊(偏移<1 kHz)與遠端相位雜訊(偏移> 10 kHz)。
請參考圖一。
圖一在不同的載波頻率下的相位雜訊圖；絕對相位雜訊代表訊號產生器的總相位雜訊訊號產生器中會造成相位雜訊的四大因素如下：頻率參考、合成器(相位偵測器和PLL)、振盪器與寬頻雜訊底線。
圖二指出訊號產生器硬體的哪個區段，上述因素會主宰相位雜訊特性分列在不同區段。
在低於約1 kHz的頻率偏移下，穩定度與相位雜訊主要取決於頻率參考區段，該區段通常由最初的10 MHz訊號所導致。
10 MHz的頻率參考可以從儀器內部產生或由外部提供。
頻率參考區段一開始會加大下降的幅度達1/f3，然後轉換為1/f2，這在對數座標圖上代表每十倍頻為20 dB的斜率。
射频通信电路第2章噪声
=
a0
I eq kT
VBEQ
S
信号电流 is a1vi a1Vim cosit
线性电路不产生新的频率
线性化参数-----跨导 放大器增益
a1
dic dvbe
vbe VBEQ
gm
Av
Vom Vim
g mVbe RL Vbe
gm RL
仅与工作点有关 与信号大小无关
2.7 器件非线性的影响
研究有源器件的非线性对线性放大器的影响
② 系数与工作点有关
aN
1 N
!
(n)ic vB(nE)
vBE VBEQ
3. 分段折线描述
适用条件: 大信号输入 二极管
iD
g 0
D
vD
(vD VB ) (vD VB )
iD gDS1( t)vD
S1(
t)
1 2
2
cos t
2
3
cos 3t
2
5
cos 5t
差分放大器
i
I
0
I
0
(vi 0) (vi 0)
线性
非线性
基波电流 iS1 a1Vim cosit
跨导
a1
dic dvbe
vbe VBEQ
gm
iS1
(a1
3 4
a3Vim2 )Vim
cos it
失真项
gm
IS1 V1m
a1
3 4
a3Vim2
仅与放大器工作点 有关
增益 Av gm RL
常数
不仅与工作点有关 而且与输入信号幅度有关
Av
gm RL
f1
电压功率谱密度 SV ( f )
如何准确测试相位噪声
如何准确测试相位噪声RF测试笔记是业界一线工程师们通过理论和实践相结合的方式介绍射频微波测试技术的专栏，主要涵盖噪声系数、数字调制、矢网、频谱分析、脉冲信号等内容。
如有想看到的内容或技术问题，可以在文尾写下留言。
相位噪声是表征CW信号频谱纯度的非常重要的参数，衡量了信号频率的短期稳定度。
通常所说的相噪为单边带(SSB) 相位噪声，相噪的好坏对于系统的性能至关重要！·对于终端通信而言，如果接收机LO的相噪较差，且在信道附近存在较强的单音干扰时，在下变频过程中因交叉调制将导致信道内的噪声增加，从而恶化信噪比，严重时将无法进行正常通话！·对于卫星通信而言，如果发射机LO的相噪较差，将直接恶化数字调制信号的质量，星座图模糊，EVM变差，从而影响有效的数据传输！·对于雷达而言，如果整机的LO相噪较差，将导致部分目标的微弱回波信号淹没在强回波信号的边带中，从而无法正常检测！由此可见，相噪性能是保证系统性能的重要前提！因此，在设备研制阶段，通过合适的测量手段检验相噪性能是非常重要的一个工作环节。
如何检验信号的相噪性能呢？对于相位噪声的测试，目前业界常用的方法包括：基于频谱仪的测试方法和基于鉴相器的测试方法。
使用频谱仪测试相噪又可分为，直接标定法和使用专门的相噪选件进行自动化测试。
直接标定法即手动测试，经济实惠，但是操作相对繁琐；使用相噪选件自动化测试操作方便，可以直接给出相噪曲线，但是需要购买！至于基于鉴相器方法的设备，属于更加专业的相噪测试设备，测试能力更强，当然也是价格不菲的。
如果在研发阶段，只是要检验某些频偏处的相噪，而不要求直接得到相噪曲线，可以考虑使用频谱仪直接标定信号相噪，直接标定法也是下面要重点介绍的内容。
本文将首先介绍相噪的定义，然后介绍影响频谱仪相噪测试能力的因素，最后将给出手动测试相噪的关键步骤及注意事项。
相位噪声是如何定义的？相噪的定义是大家所熟知的，如图1所示，在距离载波f c一定频偏处的噪声功率谱密度与载波功率的比值即为相位噪声，通常是指单边带相位噪声(SSB PN)，单位为dBc/Hz。
关于相位噪声分析
关于相位噪声的分析大家都知道，相位噪声是频率域的概念，这里我们就先讲一下时域分析和频域分析：频域是描述信号在频率方面特性时用到的一种坐标系。
对任何一个事物的描述都需要从多个方面进行，每一方面的描述仅为我们认识这个事物提供部分的信息。
对于一个信号来说，它也有很多方面的特性，如信号强度随时间的变化规律（时域特性），信号是由哪些单一频率的信号合成的（频域特性）。
时域分析与频域分析是对模拟信号的两个观察面。
时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系；频域分析是把信号变为以频率轴为坐标表示出来。
一般来说，时域的表示较为形象与直观，频域分析则更为简练，剖析问题更为深刻和方便。
目前，信号分析的趋势是从时域向频域发展。
然而，它们是互相联系，缺一不可，相辅相成的。
抖动测量一直被称为示波器测试测量的最高境界。
传统最直观的抖动测量方法是利用余辉来查看波形的变化。
后来演变为高等数学概率统计上的艰深问题，抖动测量结果准还是不准的问题就于是变得更加复杂。
时钟的特性可以用频率计测量频率的稳定度，用频谱仪测量相噪，用示波器测量TIE抖动、周期抖动、cycle-cycle抖动。
关于相位噪声分析仪的更多信息请和小安联系，QQ894 959 252；联系电话： 189 **** ****但是更深层次的时域测量方法和频域测量方法的原理， TIE抖动和相噪抖动之间关系的推导推导，我们在网上搜集为大家提供一篇高人提供的文档，希望对仍然纠结在这些问题迷雾中的朋友们有所启发：抖动是衡量时钟性能的重要指标，抖动一般定义为信号在某特定时刻相对于其理想位置的短期偏移。
这个短期偏移在时域的表现形式为抖动(这里的抖动专指时域抖动)，在频域的表现形式为相噪。
本文主要探讨下时钟抖动和相噪以及其测量方法，以及两者之间的关系。
1、抖动介绍抖动是对时域信号的测量结果，反映了信号边沿相对其理想位置偏离了多少。
抖动有两种主要成分：确定性抖动和随机抖动。
确定性抖动是可以重复和预测的，其峰峰值是有界的，通常意义上的DJ是指其pk-pk值;随机抖动是不能预测的定时噪声，分析时一般使用高斯分布来近似表征，理论上可以偏离中间值无限大，所以随机抖动是没有峰到峰边界的，通常意义上的RJ指标是指其RMS 值，可以根据其RMS值推算其在一定误码率时的值。
相位噪声基础及测试原理和方法
摘要^相位噪声指标对于当前的射频微波系统、移动通信系统、雷达系统等电子系统影响非常明显，将直接影响系统指标的优劣。
该项指标对于系统的研发、设计均具有指导意义。
相位噪声指标的测试手段很多，如何能够精准的测量该指标是射频微波领域的一项重要任务。
随着当前接收机相位噪声指标越来越高，相应的测试技术和测试手段也有了很大的进步。
同时，与相位噪声测试相关的其他测试需求也越来越多，如何准确的进行这些指标的测试也愈发重要。
1、引言随着电子技术的发展，器件的噪声系数越来越低，放大器的动态范圉也越来越大，增益也大有提高，使得电路系统的灵敬度和选择性以及线性度等主要技术指标都得到较好的解决。
同时，随着技术的不断提高，对电路系统乂提岀了更高的要求，这就要求电路系统必须具有较低的相位噪声，在现代技术中，相位噪声已成为限制电路系统的主要因素。
低相位噪声对于提高电路系统性能起到重要作用。
相位噪声好坏对通讯系统有很大影响，尤其现代通讯系统中状态很多，频道乂很密集，并且不断的变换，所以对相位噪声的要求也愈来愈高。
如果本振信号的相位噪声较差，会增加通信中的误码率，影响载频跟踪精度。
相位噪声不好，不仅增加误码率、影响载频跟踪精度，还影响通信接收机信道内、外性能测量，相位噪声对邻近频道选择性有影响。
如果要求接收机选择性越高，则相位噪声就必须更好，要求接收机灵敬度越高，相位噪声也必须更好。
总之，对于现代通信的各种接收机，相位噪声指标尤为重要，对于该指标的精准测试要求也越来越高，相应的技术手段要求也越来越高。
2、相位噪声基础2.K什么是相位噪声相位噪声是振荡器在短时间内频率稳定度的度量参数。
它来源于振荡器输出信号由噪声引起的相位、频率的变化。
频率稳定度分为两个方面：长期稳定度和短期稳定度，其中，短期稳定度在时域内用艾伦方差来表示，在频域内用相位噪声来表示。
2.2.相位噪声的定义以载波的幅度为参考，在偏移一定的频率下的单边带相对噪声功率。
这个数值是指在1Hz的带宽下的相对噪声电平，其单位为dBc/Hzo该定义最早是基于频谱仪法测试相位噪声，不区分调幅噪声和调相噪声。
相位噪声
引言频率合成技术就是把一个或者多个高稳定度、高准确度的参考频率，经过各种信号处理技术，生成具有同等稳定度和准确度的各种离散频率。
频率合成器是无线传输设备中的核心部件，无论无线传输设备采用哪种变频体制，都离不开频率合成器。
发射机利用频率合成器把基带信号上变频，搬移到设置的无线传输频率，通过天线发射出去；与之相反，接收机利用频率合成器把天线接收的无线信号下变频，变为基带信号，再进行解调等后续处理。
频率合成器件的主要性能指标：①频率范围（带宽）；②频率分辨率；③频率转换时间；④频率准确度和稳定度；⑤频谱纯度（主要影响因素是相位噪音和寄生干扰）。
相位噪声的概述频率源的相位噪声是一项非常重要的性能指标，它对电子设备和电子系统的性能影响很大，主要影响系统的门限性能和邻道干扰，特别在低速率和高阶调制体制中。
从频域看它分布在载波信号两旁按幂律谱分布。
用这种信号不论做发射激励信号，还是接收机本振信号以及各种频率基准时，这些相位噪声将在解调过程中都会和信号一样出现在解调终端，引起基带信噪比下降。
在通信系统中使话路信噪比下降，误码率增加；在雷达系统中影响目标的分辨能力，即改善因子。
接收机本振的相位噪声，当遇到强干扰信号时，会产生“倒混频”使接收机有效噪声系数增加。
所以随着电子技术的发展，对频率源的相位噪声要求越来越严格，因为低相位噪声，在物理、天文、无线电通信、雷达、航空、航天以及精密计量、仪器、仪表等各种领域里都受到重视单独提相位噪声来谈频率合成器的实现没有任何实际意义，因为涉及频率合成器的指标还有输出频率、频率步进、频率转换时间、工作带宽、体积、功耗等相关因索，只有综合考虑这些因素，才能优选最佳方案。
例如在跳频通信中，频率转换时间和工作带宽是2个重要指标，微波频段的接力通信中频率合成器输出较高的频率是设计的难点，当体积、功耗受限时，方案和器件的选择也会受限。
有时频率合成器的要求太高，可以考虑优化系统的方案，如变频方式、频率步进配置等相位噪声的定义和含义相位噪声是频率域的概念相位噪声（Phase noise）一般是指在系统内各种噪声作用下引起的输出信号相位的随机起伏。
相位噪声的理解
相位噪声的理解Q1：通常情况下，一个单频率正弦信号在频域上应该是一个单脉冲，而实际观察中，会发现在频谱上在该频率周围起刺，低噪被抬起来了，越接近信号频率，噪声越高，相位噪声就是描述这种噪声干扰的。
在某频率下1hz频宽，噪声功率与载波的比值。
这个是接收机本振信号的重要指标，灵敏度就看它了。
Q2：相位噪声是指单位Hz的噪声密度与信号总功率之比,表现为载波相位的随机漂移,是评价频率源(振荡器)频谱纯度的重要指标。
Q3：频域概念：相位噪声是对信号时序变化的另一种测量方式，其结果在频率域内显示。
用一个振荡器信号来解释相位噪声。
如果没有相位噪声，那么振荡器的整个功率都应集中在频率f=fo处。
但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去，产生了边带(sideband)。
从图2中可以看出，在离中心频率一定合理距离的偏移频率处，边带功率滚降到1/fm，fm是该频率偏离中心频率的差值。
相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。
一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。
Q4：相位噪声（Phase noise）是指系统（如各种射频器件）在各种噪声的作用下引起的系统输出信号相位的随机变化。
它是衡量频率标准源（高稳晶振、原子频标等）频稳质量的重要指标，随着频标源性能的不断改善，相应噪声量值越来越小，因而对相位噪声谱的测量要求也越来越高。
传统的零拍测量法已面临严重的挑战，特别是在如何减少测量系统本身的噪声对测量结果的影响，提高系统的测量灵敏度方面尤为困难。
类比说明现象类比：从北京飞往上海的航班排好后，每天按照固定的时刻起飞降落，周而复始。
但是一天由于天气原因，航班无法正常起飞和降落，很多航班相对正常时间都有所延误（相位的变化），引起了航班安排的混乱。
相位噪声就是指系统（如各种射频器件）在各种噪声的作用下引起的系统输出信号相位的随机变化。
射频中常见指标分析
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------射频中常见指标分析1.功率，功率电平，最大输出功率在射频通信电路中，数字信号传输的是状态，而射频信号传输的是能量，我们一般不用电压或电流描述信号，而是用功率电平来描述，单位用分贝（dB）来表示。
电平指的信号的电流、电压或者功率与某一基准值的比值取对数。
功率电平与功率(瓦特)的转换如下：增益即放大倍数。
正整数换算成分贝值的计算公式如下：一个部件的 ALC 功率就是它的最大输出功率。
最大输出功率指的是增益为最大时，满足系统其他所有指标要求时，系统所能达到的最大功率电平。
2.带内波动带内波动又称增益平坦度，指有效频带内或信道内最大增益与最小增益的差值。
电路中的滤波模块、功能模块的匹配都会影响整个链路的波动。
3.峰均比峰均比（PAR）定义为某个概率下的峰值功率与平均功率的比。
计算公式如下：P rms 平均功率：系统的实际输出功率。
P peak 峰值功率：1 / 7以某种概率出现的冲激瞬时值。
从时域观察，经过调制以后，信号的包络变化并非恒定的，信号的瞬时功率也并非恒定，出现的概率也不尽相同。
各种概率下的峰均比曲线就形成了 CCDF 曲线（互补积分曲线），下图所示Aglient 仪器上的 CCDF 曲线，从上面可以读出各种概率下的峰均比。
我们常看的是 0.01%概率下的峰均比。
峰均比一般用来评价非理想线性的影响。
峰均比越大，应用相同非线性器件需要的功率回就退越多。
4. 1dB 压缩点 1dB 压缩点，定义为增益压缩 1dB 时，输入或输出的功率值。
增益压缩 1dB时的输入电平称为输入 1dB 压缩点，此时的输出电平称为输出 1dB 压缩点，又称为 P-1。
下图非常形象的描述了 1dB 压缩点的概念，横轴为输入功率Pout，纵轴为输出功率 Pin，那么坐标平面的曲线表示的是增益曲线（dB）。