相位噪声

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相位噪声指标

相位噪声指标

相位噪声指标摘要:1.相位噪声的概念2.相位噪声的计算方法3.相位噪声的应用领域4.相位噪声的降低技术正文:相位噪声指标是一种用于描述信号相位随机变化的参数,它是噪声参数的重要组成部分。

相位噪声在通信、雷达、精密测量等领域有着广泛的应用。

本文将从相位噪声的概念、计算方法、应用领域以及降低技术四个方面进行介绍。

一、相位噪声的概念相位噪声是指信号相位在时间上的随机变化。

当信号经过传输或放大过程中,由于各种原因,信号的相位会发生变化,这种变化即为相位噪声。

相位噪声可以表现为频域上的相位噪声功率谱密度(PSD)和时域上的相位噪声功率谱密度(PSD)。

二、相位噪声的计算方法相位噪声的计算方法主要包括以下两种:1.频域计算法:通过测量信号的相位功率谱密度(PSD)来计算相位噪声。

相位噪声PSD 可以通过信号的傅里叶变换来计算。

2.时域计算法:通过测量信号的自相关函数和互相关函数来计算相位噪声。

时域计算法主要适用于非平稳信号的相位噪声计算。

三、相位噪声的应用领域相位噪声在以下领域有着广泛的应用:1.通信系统:相位噪声会影响通信系统的性能,如降低信号传输速率、增加误码率等。

因此,在通信系统中,需要对相位噪声进行严格的控制。

2.雷达系统:相位噪声对雷达系统的性能也有重要影响,如降低目标检测能力、降低测量精度等。

因此,在雷达系统中,也需要对相位噪声进行严格的控制。

3.精密测量:在精密测量领域,相位噪声会影响测量结果的准确性。

因此,对相位噪声的控制和测量是精密测量领域的重要研究内容。

四、相位噪声的降低技术降低相位噪声的技术主要有以下几种:1.采用低噪声元件:选择具有较低相位噪声的元件,可以有效地降低系统整体的相位噪声。

2.采用适当的信号处理技术:如数字信号处理技术、自适应滤波技术等,可以有效地降低信号的相位噪声。

3.优化系统设计:通过合理的系统设计,如降低信号传输距离、优化信号传输路径等,可以降低系统整体的相位噪声。

三维理解ssb相位噪声

三维理解ssb相位噪声

三维理解ssb相位噪声
SSB相位噪声是指单边带调制系统中由于信号相位的不稳定性
而引起的噪声。

为了更好地理解SSB相位噪声,我们可以从三维角
度来进行解释。

首先,我们可以从信号处理的角度来理解SSB相位噪声。

在单
边带调制系统中,信号的相位稳定性对系统的性能至关重要。

如果
信号的相位出现偏移或者抖动,将会导致接收端无法正确解调信号,从而影响系统的性能。

SSB相位噪声就是指这种相位不稳定性所引
起的噪声,它会导致接收端信号的失真和误码率的增加。

其次,我们可以从频谱特性的角度来理解SSB相位噪声。

在频
域上,SSB相位噪声会表现为信号频谱的扩展和频率分量的偏移。

这意味着信号的带宽会增加,从而导致系统对频谱资源的利用效率
降低。

此外,频率分量的偏移也会导致信号与其他频率分量的干扰,进一步影响系统的性能。

最后,我们可以从系统设计的角度来理解SSB相位噪声。

在实
际系统设计中,需要采取一系列措施来抑制SSB相位噪声的影响,
例如采用高稳定性的振荡器、引入相位锁定环等技术手段。

同时,
还可以通过信号处理算法对接收到的信号进行相位补偿和校正,以
减小SSB相位噪声对系统性能的影响。

综上所述,从信号处理、频谱特性和系统设计三个角度来理解SSB相位噪声,可以更全面地认识和理解这一概念。

在实际应用中,我们需要综合考虑这些因素,采取合适的措施来降低SSB相位噪声
的影响,从而保证系统的性能和稳定性。

相位噪声指标

相位噪声指标

相位噪声指标一、相位噪声的定义和作用1.1 什么是相位噪声相位噪声是指信号的相位随时间变化的不稳定性,是信号中包含的相位抖动或相位变化的度量。

相位噪声通常由于外界干扰、器件非线性、时钟抖动等因素引起,会对通信、雷达、导航、测量等领域的系统性能产生重要影响。

1.2 相位噪声的作用相位噪声直接影响到信号的频谱特性和时域波形,对于各种通信系统的性能有着重要的影响。

在无线通信中,相位噪声会导致信号的频谱扩展、信号传输距离的限制以及误码率的提高。

在雷达和导航系统中,相位噪声会导致目标距离和速度的测量误差增大,降低系统的精度和灵敏度。

二、相位噪声指标的定义和分类2.1 相位噪声指标的定义相位噪声指标是对相位噪声进行量化和描述的参数。

常见的相位噪声指标有相位噪声功率谱密度、相位噪声功率、相位噪声系数等。

2.2 相位噪声指标的分类根据测量相位噪声的方法和对象的不同,相位噪声指标可以分为以下几类: 1. 绝对相位噪声指标:用来描述信号的绝对相位噪声,常见的指标有相位噪声功率谱密度和相位噪声功率。

2. 相对相位噪声指标:用来描述信号之间的相对相位噪声,常见的指标有相位噪声系数和相位抖动。

三、常见相位噪声指标的计算和分析3.1 相位噪声功率谱密度相位噪声功率谱密度(Phase Noise Power Spectral Density)是描述信号相位噪声频谱特性的重要指标,通常用单位频率内的相位噪声功率表示。

计算相位噪声功率谱密度的方法有多种,常见的方法有功率谱法、自相关法和相位差法。

3.2 相位噪声功率相位噪声功率(Phase Noise Power)是指信号中相位噪声功率谱密度在一定频率范围内的积分值。

相位噪声功率是评估信号稳定性的重要参数,一般以dBc/Hz为单位进行表示。

3.3 相位噪声系数相位噪声系数(Phase Noise Coefficient)是指信号频率偏移一个固定偏移量时,相位噪声功率谱密度的变化量。

相位噪声指标

相位噪声指标

相位噪声指标(最新版)目录1.相位噪声的概念2.相位噪声的计算方法3.相位噪声的影响因素4.降低相位噪声的措施正文相位噪声指标是用于描述信号相位在时间上的变化程度的一个参数,它是噪声参数的重要组成部分。

相位噪声对信号的质量和传输效果有着重要影响,因此深入了解相位噪声指标对于信号处理和通信系统设计具有重要意义。

一、相位噪声的概念相位噪声是指信号的相位在时间上的变化程度,通常用角度或弧度表示。

当信号的相位变化较大时,相位噪声也就较大,这会导致信号的质量下降,从而影响信号的传输效果。

二、相位噪声的计算方法相位噪声的计算方法通常有两种,一种是通过计算信号相位的标准偏差,另一种是通过计算信号相位的均方根偏差。

这两种方法都可以有效地描述信号的相位噪声,但在具体应用时需要根据实际情况选择合适的方法。

三、相位噪声的影响因素相位噪声的影响因素主要有两个,一个是信号源的性质,另一个是信号传输的环境。

信号源的性质会影响信号的相位稳定性,例如,如果信号源的相位随机变化较大,那么信号的相位噪声也就较大。

信号传输的环境也会对信号的相位稳定性产生影响,例如,如果信号传输的过程中存在较强的电磁干扰,那么信号的相位噪声也就较大。

四、降低相位噪声的措施降低相位噪声的措施主要有两个,一个是优化信号源的设计,另一个是改善信号传输的环境。

通过优化信号源的设计,可以提高信号的相位稳定性,从而降低信号的相位噪声。

通过改善信号传输的环境,可以减少电磁干扰,从而降低信号的相位噪声。

总的来说,相位噪声指标是描述信号质量的重要参数,对于信号处理和通信系统设计具有重要意义。

相位噪声和抖动的概念及其估算方法

相位噪声和抖动的概念及其估算方法

相位噪声和抖动的概念及其估算方法相位噪声是指信号相位的随机变化,包括相位偏移和频率变化。

它可以由信号在频率上扩展的能量来描述。

相位噪声对于许多系统来说是非常严重的问题,因为它会导致信号失真,限制系统的精度和性能。

相位噪声可以通过将信号与参考信号进行比较来测量,通常使用频谱分析法来估算。

抖动是指信号周期性的时移变化,通常是由于时钟信号的不稳定性引起的。

抖动可以看作是相位噪声的一种特殊形式,但它更关注短期和周期性的时间偏移。

抖动可以通过测量信号上相邻周期的时间差来估算。

1.频谱分析法:这是最常用的相位噪声估算方法。

通过将信号与参考信号进行频谱分析,可以得到相位噪声的频谱密度。

频谱密度描述了信号在不同频率上的相位随机变化程度,从而提供了相位噪声的估计。

2.相位瞬时法:相位瞬时法通过观察信号上相邻采样点之间的相位差异来估算相位噪声。

它可以通过计算信号的瞬时相位和瞬时频率来获得。

3.时隙法:时隙法是一种抖动估算方法,通过测量信号在不同时钟周期上的时间差异来估计抖动。

它可以使用高精度的时钟信号对待测信号进行采样,然后利用时隙间的时间差来计算抖动。

4.皮亚诺法:皮亚诺法是一种抖动估算方法,通过测量信号在一段时间内的累积相位偏移来估计抖动。

它利用计时器和参考时钟来测量信号的周期和时钟周期之间的偏移,从而计算抖动。

以上方法只是相位噪声和抖动的估算方法中的一部分,根据不同的应用和实际需求,还可以使用其他方法来进行估算。

在实际应用中,为了获得准确的估算结果,通常需要考虑到噪声的频率范围、采样率和信号特性等因素,选择合适的估算方法和参数。

相位噪声和抖动的估算是一个相对复杂的问题,在实际应用中需要结合具体情况进行综合考虑和分析。

相位噪声定义

相位噪声定义

相位噪声定义相位噪声是指信号的相位在一定时间范围内随机变化的现象。

在通信系统、雷达系统、测量系统等领域中,相位噪声是一个重要的性能指标,对系统的性能和精度有着重要影响。

1. 相位噪声的概念与表征相位噪声可以看作是频率稳定度的一种表现形式。

频率稳定度是指信号在时间上保持稳定的能力,而相位噪声则体现了信号相位随时间变化的不确定性。

通常情况下,我们用相位噪声谱密度来描述信号中存在的相位噪声。

相位噪声谱密度表示了单位频率范围内单位功率内所含有的相位变化。

常用单位为rad^2/Hz。

2. 相位噪声源在实际应用中,相位噪声主要来自以下几个方面:2.1 振荡器本身振荡器是产生高精度时钟信号或者参考信号的关键组件,而振荡器本身会引入一定的相位噪声。

这主要由于振荡器元件(如晶体谐振器、铁氧体谐振器等)的非线性特性和噪声产生机制引起的。

2.2 环境因素环境因素也会对信号的相位稳定性产生影响,如温度变化、机械振动、电磁干扰等。

这些因素会引入额外的相位噪声,降低系统的性能。

2.3 电路和系统设计电路和系统设计中存在的不完美因素也会导致相位噪声。

例如,不稳定的时钟分频电路、功率放大器等都可能引入相位噪声。

3. 相位噪声的影响相位噪声对于各种通信和测量系统都有重要意义,它会直接影响系统的性能和精度。

以下是几个常见领域中相位噪声的影响:3.1 通信系统在通信系统中,相位噪声会导致信号传输质量下降,增加误码率。

特别是在高速数据传输中,相位噪声对于时钟恢复和信号解调等关键步骤有着重要影响。

3.2 雷达系统雷达系统需要精确测量目标物体的距离和速度,而相位噪声会影响测量的准确性。

对于高精度雷达系统来说,降低相位噪声是提高测量精度的关键。

3.3 测量系统在科学实验和工程测量中,相位噪声会影响测量结果的准确性。

例如,在频率计、频谱仪等测量设备中,相位噪声会导致频率测量误差增大。

4. 相位噪声的抑制与衡量为了降低相位噪声对系统性能的影响,我们需要采取一些抑制措施。

相位噪声 时域 频域-概述说明以及解释

相位噪声 时域 频域-概述说明以及解释

相位噪声时域频域-概述说明以及解释1.引言1.1 概述相位噪声是一种在信号处理和通信系统中广泛存在的噪声形式,它对系统性能和数据传输具有重要影响。

相位噪声源于信号的相位变化,可能导致频谱中的频率偏移或相位偏移。

因此,研究和理解相位噪声的特性、分析方法和应用是非常重要的。

在现代通信系统中,相位噪声是一个关键的技术指标,特别是在高速数据传输和无线通信等领域。

它在天线设计、频谱规划、调制解调、时钟同步和误码率性能等方面起着关键作用。

相位噪声的特性主要包括其频谱分布和功率密度谱。

频谱分布通常用功率谱密度表示,它描述了信号在不同频率上的能量分布。

相位噪声的功率密度谱通常呈现出随频率增加而增大的趋势。

此外,相位噪声还具有相位不稳定性和频率稳定性两个方面的特性。

相位不稳定性描述了相位随时间变化的程度,而频率稳定性描述了信号频率的稳定性。

时域分析和频域分析是用来研究相位噪声的重要工具。

时域分析主要关注信号在时间域上的波形和变化特性。

常见的时域分析方法包括自相关函数、互相关函数、统计量分析等。

而频域分析则研究信号在频域上的频谱分布和频率成分。

常见的频域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度估计等。

本文将重点探讨相位噪声的定义、特性以及其对系统性能的影响。

同时介绍时域分析和频域分析的基本原理、方法和工具,并讨论它们在相位噪声研究中的应用。

最后,总结相位噪声对系统的重要性,评价时域和频域分析的综合价值,并展望未来在相位噪声研究方面的发展方向。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写:1.2 文章结构本文将按照以下结构来进行论述相位噪声、时域分析和频域分析的相关内容:2. 正文2.1 相位噪声2.1.1 定义和背景2.1.2 相位噪声的特性2.1.3 相位噪声的影响2.2 时域分析2.2.1 时域分析的基本原理2.2.2 时域分析的方法和工具2.2.3 时域分析的应用2.3 频域分析2.3.1 频域分析的基本原理2.3.2 频域分析的方法和工具2.3.3 频域分析的应用3. 结论3.1 总结相位噪声的重要性3.2 对时域和频域分析的综合评价3.3 展望未来的研究方向通过以上的结构安排,本文将首先从引言部分概述相位噪声的背景和目的,然后展开正文内容,分别介绍相位噪声的定义和特性,以及时域和频域分析的基本原理、方法、工具和应用。

相位噪声指标

相位噪声指标

相位噪声指标一、相位噪声的定义与重要性相位噪声是指信号在传输过程中,由于各种因素导致的相位波动。

在通信、雷达、精密测量等领域,相位噪声对系统性能的影响尤为关键。

减小相位噪声,提高信号质量,对于提升系统性能具有重要意义。

二、相位噪声指标的分类与含义1.单边相位噪声:指信号在一个频率范围内,相位噪声的功率谱密度。

通常用dbc/Hz或dbc/Hz表示。

2.双边相位噪声:与单边相位噪声类似,但在频率范围内,双边相位噪声的评估更加全面,包括了上下两个频率边界的影响。

3.相位噪声斜率:描述相位噪声随着频率变化的特性,通常用dBc/dBHz 或dBc/dBHz表示。

4.相位噪声带宽:指在一定频率范围内,相位噪声贡献最大的频率宽度。

三、相位噪声的计算与评估方法1.计算方法:根据信号的功率谱密度(PSD)计算相位噪声,通常采用以下公式:NL(f) = 10 log10 (Psd_noise / Psd_fund)其中,NL(f)为相位噪声,Psd_noise为噪声功率谱密度,Psd_fund为信号fundamental功率谱密度。

2.评估方法:通过对比不同设备的相位噪声指标,评估其在实际应用中的性能优劣。

四、相位噪声在实际应用中的作用与优化策略1.作用:相位噪声会影响系统的稳定性、灵敏度、分辨率和抗干扰能力等性能。

2.优化策略:(1)选用低相位噪声的器件,如高品质的振荡器、滤波器和放大器等;(2)合理布局和屏蔽,降低电磁干扰;(3)采用闭环控制和自适应算法,提高系统的抗干扰能力;(4)优化系统设计和参数配置,提高整体性能。

五、总结与展望相位噪声在通信、雷达、精密测量等领域具有重要作用。

了解相位噪声的定义、指标分类、计算方法和实际应用,有助于我们更好地分析和优化系统性能。

随着技术的不断发展,未来相位噪声指标将更加严格,低相位噪声设备和高性能系统将成为研究热点。

晶振相位噪声指标

晶振相位噪声指标

晶振相位噪声指标1. 简介晶振是电子设备中常用的时钟源,用于提供稳定的时钟信号。

相位噪声是晶振性能的一个重要指标,它描述了晶振输出信号的相位随时间变化的不确定性程度。

相位噪声对于许多应用非常关键,特别是在无线通信、雷达、频谱分析等领域。

本文将详细介绍晶振相位噪声指标的定义、测量方法、影响因素以及改善方法,帮助读者更好地理解和应用晶振相位噪声指标。

2. 相位噪声的定义相位噪声是指晶振输出信号的相位随时间变化的不确定性程度。

相位噪声可以分为两种类型:单边频谱密度和双边频谱密度。

单边频谱密度描述了单位频率范围内相位噪声的功率密度,单位为dBc/Hz。

双边频谱密度则是单边频谱密度的两倍。

相位噪声通常以频率为自变量绘制成曲线,称为相位噪声谱。

相位噪声谱显示了在不同频率下的相位噪声水平,通常在对数坐标上绘制。

3. 相位噪声的测量方法相位噪声的测量可以通过频谱分析仪进行。

下面是一种常用的相位噪声测量方法:1.将晶振的输出信号输入到频谱分析仪中。

2.设置适当的分辨率带宽和测量时间。

3.启动测量,频谱分析仪将对输入信号进行频谱分析,并得到相位噪声谱。

4.根据得到的相位噪声谱,可以计算出相位噪声的指标,如单边频谱密度。

需要注意的是,相位噪声的测量需要在低噪声环境下进行,以避免外界噪声对测量结果的影响。

4. 影响相位噪声的因素相位噪声受到多种因素的影响,下面是一些常见的影响因素:1.晶振本身的噪声特性:晶振的内在噪声特性决定了其相位噪声水平。

一般来说,晶振的噪声特性越好,相位噪声水平越低。

2.温度变化:晶振的相位噪声会随温度的变化而变化。

温度变化会引起晶体的尺寸和机械特性的变化,从而影响晶振的相位噪声。

3.电源噪声:电源噪声会通过晶振的供电线路传递到晶振中,进而影响其相位噪声水平。

4.振荡器设计:振荡器的设计参数,如电路拓扑、元件选择等,也会对晶振的相位噪声产生影响。

5. 改善相位噪声的方法为了改善晶振的相位噪声性能,可以采取以下方法:1.选择低噪声晶振:选择具有较低相位噪声水平的晶振产品,可以显著改善系统的性能。

相位噪声

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。

相位噪声单位

相位噪声单位

相位噪声单位相位噪声是指信号的相位在时间上的随机波动或扰动。

相位噪声是一种常见的信号失真形式,它会导致信号的相位偏移或抖动,从而影响信号的准确性和稳定性。

在许多应用领域,如通信、雷达、无线电技术和精密测量中,相位噪声的控制至关重要。

相位噪声通常以单位为弧度/平方根赫兹(rad/√Hz)或弧度/赫兹(rad/Hz)来表示。

弧度/平方根赫兹是一种广义的单位,用于描述信号在不同频率范围内的噪声功率谱密度。

它表示单位频带内相位噪声功率的平方根。

弧度/赫兹则是在某个特定频率范围内的相位噪声功率谱密度。

在很多通信系统中,相位噪声的控制是至关重要的,尤其是对于高速数字通信和宽带无线通信系统。

相位噪声对于调制解调过程中的敏感度非常高,因此需要采取一些技术手段来限制和控制相位噪声的影响。

在相位噪声的研究中,有一些相关的参考内容可以帮助我们更好地理解和控制相位噪声。

以下是一些常见的参考内容:1. 相位噪声功率谱密度:描述信号在不同频率范围内的相位噪声水平。

相位噪声功率谱密度通常以单位为弧度/平方根赫兹(rad/√Hz)来表示。

该参数可以帮助我们了解相位噪声的频率分布特性。

2. 相位噪声的来源:相位噪声可以由各种原因引起,例如本地振荡器的不稳定性、信号传输过程中的噪声和干扰等。

了解相位噪声的来源可以帮助我们采取相应的措施来减少或控制相位噪声。

3. 环路滤波器设计:环路滤波器是一种常见的控制相位噪声的技术手段。

它通过对信号进行滤波和放大来降低相位噪声的影响。

环路滤波器的设计和参数选择对于相位噪声的控制非常重要。

4. 相位锁定环:相位锁定环是一种常见的用于相位噪声抑制和信号恢复的技术。

相位锁定环通过比较输入信号的相位和参考信号的相位差异,并通过反馈控制的方式来调整输入信号的相位,从而减小相位噪声的影响。

5. 频率合成器设计:频率合成器是一种常见的用于生成特定频率信号的设备。

在频率合成器的设计中,需要考虑相位噪声对合成信号的影响,并采取相应的措施来减少相位噪声。

相位噪声

相位噪声

相位噪声的物理意义及测量方法1、 相位噪声的概念及其表征相位噪声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。

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。

一个理想的正弦波信号可用下式表示:V(t)=A0sin2πf0t (1)式中,V(t)为信号瞬时幅度,A0为标称值幅度,f0为标称值频率。

此时信号的频谱为一线谱。

但是由于任何一个信号源都存在着各种不同的噪声,每种噪声分量各不相同,使得实际的输出成为:V(t)=[A0+ε(t)]sin[2πf0t+j(t)] (2)在研究相位噪声的测量时,由于考虑振荡器的幅度噪声调制功率远小于相位噪声调制功率,所以|ε(t)|<<A0,通常可以将ε(t)忽略不计,而主要是对j(t)项进行测量,故可以得到:V(t)=A0sin[2πf0t+j(t)] (3)对j(t)的测量,可以用各种类型的谱密度来表示。

显然此时的相位起伏为Δj(t)=j(t),频率起伏为Δf(t)=[dj(t)/dt]/2π。

常用的相对频率起伏:y(t)=[dj(t)/dt]/2πf0 (4)由于相位噪声j(t)的存在,使频率源的频率不稳定。

这种不稳定度常用时域阿仑方差σ2y(2,τ,τ)及频域相对单边带功率谱(简称功率谱)Lp(f)或相噪功率谱Sj(f)来表征。

相位噪声基础及测试原理和方法

相位噪声基础及测试原理和方法

相位噪声基础及测试原理和方法相位噪声是指在波形信号中,信号的相位随时间的变化引起的误差或扰动。

相位噪声对于许多通信系统和测量系统都是一个非常重要的参数,因为它会影响信号的稳定性和准确性。

本文将介绍相位噪声的基础知识、测试原理和方法。

一、相位噪声的基础知识相位噪声是指信号在频率上的扩展,它的频谱密度随频率的增加而增大。

相位噪声可以分为两种类型:低频相位噪声和高频相位噪声。

低频相位噪声是指在较低的频率范围内信号相位的波动,而高频相位噪声则是指在较高的频率范围内信号相位的波动。

相位噪声可以由多种因素引起,包括信号源的本身性能、环境噪声和非线性失真等。

其中,信号源的相位噪声对于通信系统的性能有较大的影响,因为它会引起信号的抖动和时钟误差。

为了准确测量信号源的相位噪声,我们需要使用相位噪声测试仪。

常用的相位噪声测试仪有频率鉴相器、相位抖动测试仪和数字频率合成器等。

1.频率鉴相器法:频率鉴相器法是一种直接测量相位噪声的方法。

它的基本原理是将待测信号与参考信号进行鉴相,然后通过解调信号来获取相位噪声的频谱密度。

频率鉴相器法的优点是能够直接测量相位噪声,但缺点是需要提供一个好的参考信号。

2.相位抖动测试仪法:相位抖动测试仪法是一种间接测量相位噪声的方法。

它的基本原理是通过测量信号的抖动来推导相位噪声的频谱密度。

相位抖动测试仪法的优点是测量简单,不需要提供参考信号,但缺点是测量精度相对较低。

3.数字频率合成器法:数字频率合成器法是一种综合利用数字信号处理技术来测量相位噪声的方法。

它的基本原理是通过数字信号处理算法来估计信号的相位噪声频谱密度。

数字频率合成器法的优点是测量精度高,但缺点是需要复杂的数字信号处理算法。

除了上述方法,还可以使用功率谱仪和频谱分析仪等设备来测量相位噪声。

三、相位噪声测试的注意事项在进行相位噪声测试时,需要注意以下几点:1.选择合适的测量设备:不同的相位噪声测试原理和方法适用于不同的应用场景,需要根据具体情况选择合适的测量设备。

相位噪声指标

相位噪声指标

相位噪声指标一、相位噪声的定义与意义相位噪声是指信号的相位在时间上的波动程度,它是评价信号质量的重要指标。

在通信、雷达、导航等领域,相位噪声对系统的性能有着直接的影响。

衡量相位噪声的指标有相位噪声功率谱密度(PSD)和单边相位噪声功率谱密度(Sideband noise power spectral density)等。

二、相位噪声指标的分类与计算方法1.相位噪声功率谱密度(PSD):表示单位频率范围内,相位噪声能量的概率密度。

通常采用维纳过程模型来计算PSD。

2.单边相位噪声功率谱密度(Sideband noise power spectral density):表示在特定频率范围内,相位噪声引起的双边频谱的幅度平方和。

3.相位噪声参数:包括相位噪声功率谱密度和相位噪声指数等,这些参数根据不同的应用场景和设备要求进行选择和计算。

三、相位噪声指标在实际应用中的重要性1.在通信系统中,相位噪声会影响信号的解调性能,降低通信质量。

2.在雷达系统中,相位噪声会导致距离模糊和目标定位精度降低。

3.在导航系统中,相位噪声会增大定位误差,影响导航精度。

四、降低相位噪声的方法和技术1.采用低噪声器件:选择噪声性能优良的器件,如光纤、低噪声放大器等,降低系统的相位噪声。

2.优化系统设计:合理安排系统的结构和布局,减小噪声的传递和耦合。

3.数字信号处理:对信号进行数字滤波和降噪处理,提高信号质量。

4.锁定放大技术:通过锁定放大器对相位噪声进行抑制,提高信号的稳定性。

五、总结与展望相位噪声指标在通信、雷达、导航等领域具有重要作用。

随着技术的发展,对相位噪声指标的要求越来越高。

未来,降低相位噪声的技术和研究将不断涌现,为提升系统性能和可靠性提供支持。

相位噪声计算公式

相位噪声计算公式

相位噪声计算公式
相位噪声(Phase noise)是衡量振荡器内部或者传输介质上的无线信号的定性指标,它的大小取决于频率和时间的折衷。

一般来说,相位噪声就是指振荡器在特定频率附近的振幅噪声。

一、定义
相位噪声(Phase noise)是指振荡信号中,频率相近或相同的不同分量之间相隔称为相位噪声,给振荡器固有的波长造成干扰,即一个振荡器的质量由其所产生的相位噪声的强烈程度决定。

二、应用
相位噪声在无线通信系统中比较关键,它能够影响信号的接收质量,从而影响数据误码或噪声,从而影响系统的可靠性和稳定性。

在很多系统应用中,会对相位噪声进行严格的评价,以保证无线通信系统正常运行。

例如、由于相位噪声会影响上行信号提供者和下行信号接收者之间的同步,在业务可用性或服务质量方面都会带来负面影响。

三、测量方法
1、模拟法:基于有限调制技术,用取样和傅里叶变换来测量相位噪声。

2、数字法:使用示波器和计算机,使用信号分析软件来测量相位噪声;
3、参数提取法:使用参数提取方法,计算信号和噪声的带宽以便测量相位噪声。

四、计算公式
相位噪声计算公式为:
PN(f) = PN0 + 10log(f/f0) + 10log(Δf/BW)
其中:f为信号频率,f0为带外信号频率等级,Δf为噪声带宽,BW为原始信号带宽,PN0为带外信号强度。

相位噪声的产生原因和影响

相位噪声的产生原因和影响

相位噪声的产生原因和影响相位噪声(Phase Noise)是指信号频率中相位差的随机变化引起的频率不稳定性。

它主要由以下几个因素引起:1.器件非线性:电子器件在非线性工作状态下,会引起频率混叠,导致相位噪声的增加。

例如,放大器的工作点偏差、非线性传感器、杂散回路等都会引起相位噪声。

2.温度变化:温度的变化会导致电子器件参数的变化,进而引起相位噪声的产生。

例如,晶体振荡器(OCXO)受温度影响较大,温度变化会导致晶体振荡器的共振频率发生变化,进而引起相位噪声。

3.时钟漂移:时钟信号的漂移会引起相位噪声的产生。

时钟漂移是指时钟信号的频率不稳定性,例如,由于时基器件的稳定性差,时钟信号可能会因为温度变化、器件老化等原因,导致频率漂移,进而引起相位噪声。

相位噪声对通信系统和雷达系统等有着很大的影响:1.信号质量下降:相位噪声会引起信号频率的随机变化,导致频谱扩展,从而使得信号质量下降。

在通信系统中,相位噪声会导致信号幅度和相位的抖动,从而降低信号的传输性能。

2.谱勾股耦合:相位噪声会引起信号谱的不规则变化,导致信号谱出现峰谷不平等现象,即谱勾股耦合。

这种谱勾股耦合会导致接收机对周围环境中其他信号的干扰增大,降低系统的抗干扰能力。

3.符号定时误差:相位噪声会引起符号定时误差,即接收机判断数据位的时间点出现错误。

这会导致误比特率的增加,从而降低系统的传输可靠性。

4.频率漂移:相位噪声会引起本振频率的随机漂移,导致频率与接收机中本地振荡器不匹配,使得解调和解调过程中的频率合成出错,从而导致错误率的增加。

为了减小相位噪声对系统的影响1.优化器件设计:在器件设计中,应尽量减小器件的非线性和温度漂移,以降低相位噪声的产生。

2.增加反馈环路:通过增加反馈环路,可以在一定程度上抑制相位噪声的增长。

例如,在放大器中引入负反馈,可以降低相位噪声的影响。

3.使用稳定的时基器件:选择稳定性好的时基器件,例如,使用高品质的晶体振荡器(OCXO)作为时钟源,可以降低相位噪声的影响。

相位噪声

相位噪声

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。

其中,参考信号源/PLL (锁相环) 和鉴频器方法应用最广泛。

相位噪声定义

相位噪声定义

相位噪声定义
相位噪声是一种影响通信系统性能的噪声源。

在任何通信系统中,信号的相位是非常关键的参数,因为它直接影响信号的解调和解码过程。

相位噪声是指随机变化的相位差,它会引起信号的频率偏移和相位偏移,从而使信号的解调和解码过程变得更加困难。

相位噪声源可以来自于多种因素,比如振荡器的抖动、环路滤波器的不稳定性、传输介质的扰动等。

在数字通信系统中,由于数据传输需要经过多个模块的处理,每个模块都可能会引入相位噪声,最终导致系统性能下降。

相位噪声的影响程度取决于信号频率和噪声功率谱密度,通常用相位噪声功率谱密度来描述。

相位噪声功率谱密度是指单位频率范围内的相位噪声功率,它与信号的频率成反比关系。

如果相位噪声功率谱密度越低,那么系统的性能就越好。

为了降低相位噪声对通信系统的影响,需要采取一系列措施。

首先,选择高质量的振荡器和滤波器,以确保系统的稳定性和精度。

其次,采用合适的信号处理算法,比如数字锁相环、数字滤波器等,来抑制相位噪声。

此外,还可以采用多径传输技术、频率合成等方法来增强信号的稳定性和准确性。

相位噪声是通信系统中一个重要的噪声源,会对系统性能产生影响。

为了确保通信系统的稳定性和准确性,需要采取一系列措施来降低
相位噪声的影响。

相位噪声和相位失真

相位噪声和相位失真

相位噪声和相位失真
相位噪声和相位失真是两个在信号处理、通信系统和电子技术中密切相关的概念,但它们的含义略有不同。

1. 相位噪声:
相位噪声是描述一个振荡器或信号源输出信号相位随机变化的一个度量。

它通常是指在一个给定的偏移频率下,信号瞬时相位与理想无噪声信号相位之间的偏差(通常是用功率谱密度表示)。

相位噪声会影响到信号的稳定性和定时精度,在雷达、卫星导航系统、无线通信设备等高精度应用中尤其重要。

简而言之,相位噪声反映了信号相位随时间随机抖动的程度。

2. 相位失真:
相位失真则更侧重于信号传输过程中由于非线性效应或其他因素导致的信号波形的相位关系发生变化的现象。

当信号通过一个非理想的系统时,其各频率成分可能会受到不同的相位延迟,导致原始信号的相位信息发生改变,这种现象称为相位失真。

相位失真可能出现在放大器、滤波器、混频器等各类电子器件中,严重时会影响信号的质量和还原度,特别是在音频和射频通信系统中,过大的相位失真会导致严重的音质损失或者数据传输错误。

总结来说,相位噪声主要关注的是信号固有的一种随机性质,而相位失真则是指系统引入的、对输入信号相位关系的非期望改变。

相位噪声定义

相位噪声定义

相位噪声定义相位噪声定义相位噪声是指信号的相位随时间的变化程度,通常用弧度表示。

在频率分析中,相位噪声可以通过功率谱密度函数来描述。

功率谱密度函数是指信号在不同频率下能量的分布情况,它可以用来描述信号的频谱特性。

相位噪声通常是指信号在低频范围内的相位偏移,因为这些偏移会影响到信号的稳定性和精度。

相位噪声的测量相位噪声的测量需要使用专业仪器,如频谱分析仪、矢量网络分析仪等。

测量时需要将被测信号输入到仪器中,并设置好测量参数和范围。

在实际应用中,还需要注意一些误差来源,如环境干扰、仪器本身的误差等。

影响相位噪声的因素1. 振荡器本身的性能:振荡器是产生信号的关键部件之一,其稳定性和精度直接影响到信号质量。

2. 温度变化:温度变化会导致振荡器内部元件参数发生变化,从而影响到振荡器性能。

3. 电源噪声:电源噪声会通过振荡器的供电线路传递到振荡器内部,从而影响到信号质量。

4. 环境干扰:环境中存在的电磁波、射频干扰等都会对信号产生影响,从而导致相位噪声。

应用领域相位噪声在通信、雷达、航空航天等领域都有广泛应用。

在通信系统中,相位噪声会影响到信号的解调和误码率;在雷达系统中,相位噪声会影响到目标距离和速度的测量精度;在航空航天领域中,相位噪声会影响卫星导航系统的定位精度和可靠性。

相位噪声的改善方法1. 选择高性能振荡器:选择稳定性和精度较高的振荡器可以有效地降低相位噪声。

2. 降低温度变化:采取散热措施或者使用温度稳定器等装置可以有效地降低温度变化对信号产生的影响。

3. 滤除电源噪声:使用滤波器等装置可以有效地滤除电源噪声。

4. 减少环境干扰:采取屏蔽措施或者选择工作环境较好的地点可以有效地减少环境干扰对信号产生的影响。

总结相位噪声是指信号的相位随时间的变化程度,通常用弧度表示。

它在通信、雷达、航空航天等领域都有广泛应用。

相位噪声的测量需要使用专业仪器,并需要注意误差来源。

影响相位噪声的因素包括振荡器本身性能、温度变化、电源噪声和环境干扰等。

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相位噪声和抖动的概念及其估算方法时钟频率的不断提高使相位噪声和抖动在系统时序上占据日益重要的位置。

本文介其概念及其对系统性能的影响,并在电路板级、芯片级和单元模块级分别提供了减小相位噪声和抖动的有效方法。

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。

在此趋势下,高速数字设备的设计师们也开始更多地关注时序因素。

本文向数字设计师们介绍了相位噪声和抖动的基本概念,分析了它们对系统性能的影响,并给出了能够将相位抖动和噪声降至最低的常用电路技术。

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。

如图1所示,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。

抖动有两种主要类型:确定性抖动和随机性抖动。

确定性抖动是由可识别的干扰信号造成的,这种抖动通常幅度有限,具备特定的(而非随机的)产生原因,而且不能进行统计分析。

造成确定性抖动的来源主要有4种:1. 相邻信号走线之间的串扰:当一根导线的自感增大后,会将其相邻信号线周围的感应磁场转化为感应电流,而感应电流会使电压增大或减小,从而造成抖动。

2. 敏感信号通路上的EMI辐射:电源、AC电源线和RF信号源都属于EMI源。

与串扰类似,当附近存在EMI辐射时,时序信号通路上感应到的噪声电流会调制时序信号的电压值。

3. 多层基底中电源层的噪声:这种噪声可能改变逻辑门的阈值电压,或者改变阈值电压的参考地电平,从而改变开关门电路所需的电压值。

4. 多个门电路同时转换为同一种逻辑状态:这种情况可能导致电源层和地层上感应到尖峰电流,从而可能使阈值电压发生变化。

随机抖动是指由较难预测的因素导致的时序变化。

例如,能够影响半导体晶体材料迁移率的温度因素,就可能造成载子流的随机变化。

另外,半导体加工工艺的变化,例如掺杂密度不均,也可能造成抖动。

随机抖动最基本的一个特性就是随机性,因此我们可以用高斯统计分布来描述其特性。

例如,对一个只包含随机抖动因素的时钟振荡器的振荡周期进行100次连续测量,测量结果会呈高斯分布(或称正态分布)。

在其均值加减1个标准差的范围内包含了所有周期测量数据的68.26%,在其均值+/- 2倍标准差的范围内包含所有测量数据的95.4 %,+/- 3倍标准差范围内包含99.73%的测量数据,+/- 4倍标准差范围内包含99.99366%的测量数据。

从这种正态分布中,我们可以得到两种常见的抖动定义:1. 峰峰值抖动,即正态曲线上最小测量值到最大测量值之间的差距。

在大多数电路中,该值会随测量样本数的增多而变大,理论上可达无穷大。

因此,这种测量意义不大。

2. RMS(均方根)抖动,即正态分布一阶标准偏差的值。

该值随样本数的增加变化不大,因而这种测量较有意义。

但这种测量只在纯高斯分布中才有效,如果分布中存在任何确定性抖动,那么利用整个抖动直方图上的一阶方差来估计抖动出现的可能性就是错误的。

3. 多个随机抖动源可以用RMS方式相加。

但要得到总的抖动,需要利用峰峰值,以便将随机抖动与确定性抖动相加。

相位噪声是频率域的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。

图2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。

在图2中,相位噪声是用偏移频率fm处1Hz带宽内的矩形的面积与整个功率谱曲线下包含的面积之比表示的,约等于中心频率处曲线的高度与fm处曲线的高度之差。

该曲线显示的是一个带噪声相角的振荡器的功率谱,这些噪声相角自身的波动见图3。

图2所示为振荡器的功率谱,而图3所示为噪声相角的谱,也叫相位波动的谱密度。

对于距离中心频率足够远的偏移频率,从图2所示功率谱中测得的以dBc/Hz 为单位的相位噪声等于图3中所示的该频率处相位波动谱密度的值。

图3中的密度谱是以对数坐标表示的,其中,相位噪声边带以1/fm2或20 dB/十倍频程的速度下降。

实际上,在噪声边带中的某些地方,随着相关噪声过程的不同,相位噪声可能会以1/f3、 1/f2甚至 1/f0的速度下降。

下降速度为1/f2的区域被称作“白色频率”变化区,这个区域中的相位变化是由振荡器周期中白色的或非相关的波动引起的。

振荡器在该区域中的行为由振荡器电路中元件的热噪声决定。

当偏移频率足够低时,元件的闪烁噪声通常也会起作用,导致该区域的谱密度以1/f3的速度下降。

此外,还有一点值得注意,当图3中偏移频率趋于0时,边带噪声会趋于无穷大。

这恰好与自由运行振荡器中理应出现的时序抖动行为相符。

如何将相位噪声转换为抖动如前所述,抖动和相位噪声所描述的是同一现象的特征,因此,如果能从相位噪声的测量结果中导出抖动的值将是有意义的。

以下介绍推导方法:每个振荡器都有其相位噪声图,图4给出一个例子。

该图中绘出的是从12 kHz到 10 MHz这个频带范围内,某振荡器的相位噪声情况。

图中,L(f)以功率谱密度函数的形式给出了边带噪声的分布,单位为dBc。

中心频率的功率并不重要,因为抖动只反映了相位噪声(即调制)与“纯”中心频率处的相对功率值。

边带的总噪声功率可以由L(f)函数在整个感兴趣频段内(在本例中,即12 KHz到 10 MHz频段内)积分得到。

计算得到的是相位调制噪声在该频段内的功率,而相位调制正是造成抖动的原因。

由此,我们还能用如下的定积分推出RMS抖动的值。

下式可求得该噪声功率造成的RMS抖动:抖动值还可以用其他单位表示,例如单位时间(UI)或时间。

将上式除以以弧度为单位的中心频率就可以将抖动单位转换为时间,见下式:利用图4所绘的噪声功率值,我们可以计算一个312.5MHz振荡器的RMS抖动。

将相位噪声曲线在12 kHz到20 MHz范围内积分,得到-63 dBc:因此可以得到如下式所示的RMS相位抖动值,单位为弧度:还可以将该抖动值单位转换为皮秒:而同样的312.5 MHz振荡器的典性总抖动值在5ps RMS左右。

最终,我们计算得到的0.72 ps RMS的抖动值只在最大抖动中占很小的比例。

怎样将电路板上的相位噪声和抖动降至最低电路板设计师可以通过两种关键技术降低板上的确定性信号抖动:1.完全以差分形式收发信号:诸如LVDS或PECL等一些以差分方式收发信号的惯例,都能极大降低确定性抖动的影响,而且这种差分通路还能消减信号通路上的所有干扰和串扰。

由于这种信号收发系统对共模噪声本来就有高度抑制能力,因此差分形式本来就有消除抖动的趋向。

2.仔细布线:只要可能,就要避免出现寄生信号,因为这种信号可能会通过串扰或干扰对信号通路产生影响。

走线应该越短越好,而且不应与承载高速开关数字信号的走线交叉。

如果采用了差分信号收发系统,那么两条差分信号线就应尽可能靠近,这样才能更好地利用其固有的共模噪声抑制特性。

怎样将芯片中的相位噪声和抖动降至最低在芯片级上,可以使用以下设计技术将抖动降至最低:1.差分信号收发:即使进入芯片的是单端信号,最好也在芯片中将其转换为差分信号,原因同上节所述。

2.仔细布设信号通路:在对敏感时序信号通路进行布线时必须小心,而且走线越短越好,还应避免与任何数字信号线交叉。

只要条件允许,最好将这些信号通路均在屏幕上显示出来。

例如,一条在第二层金属平面上的信号通路可以夹在第一层和第三层金属平面之间,而第一层和第三层金属平面均连接到一个干净的地上。

3.恰当选择缓冲器大小:如果用缓冲器在模块间分配信号,那么必须注意驱动强度的选择。

驱动不足会造成信号上升/下降沿过缓,给噪声以可乘之机。

4.保持基底和地的干净:基底噪声和地噪声是造成确定性抖动的主要原因。

在一个有多路同步数字输出的芯片内,地线反弹噪声(ground bounce)可能会达到几百毫伏,甚至1伏。

为了降低地线反弹噪声,芯片上应该有尽可能多的电源对,而且这些电源对应尽可能靠近数字输出。

5.使用一个单独的干净地层:在电路设计中,最好将数字电路的电源与敏感的模拟电路(如振荡器或PLL)的电源分开。

数字电路,尤其是高驱动输出数字电路的电源很可能会引入噪声,而且这种电源一旦用于时序电路,那么也会成为增大抖动的一个主要原因。

因此,对PLL这样的电路甚至可以利用电源滤波来进一步减小电源噪声的影响。

怎样将单元模块中的相位噪声和抖动降至最低在设计单元模块时可以采用以下技术来减小抖动:1.利用尾电流--时序电路中使用的电流与相位噪声之间有一个直接的关系。

例如,增大一对差分对的尾电流必定导致抖动性能得到改善。

于是我们就必须在降低抖动和缩减功耗之间寻求一个平衡,在适当之处选择性地增大最敏感电路的电流。

2.仔细布局--在对那些可能引起相位噪声的单元进行布局时必须小心,匹配元件(例如连接到一对差分对的输入)应方向相同,而且尽可能对称布局。

该方法会使应匹配的元件具有同样的处理斜率(process gradients),因而有助于改善元件之间的匹配程度。

电阻应尽可能宽,以减小Delta W效应。

如果可能,应在整个电路中使用同一种类,甚至尺寸和阻值都相同的电阻来帮助跟踪工艺和温度的所有变化。

总而言之,要想尽可能减小抖动,就必须在所有设计层上都小心谨慎。

高速数字设计师在设计过程的每一步都应考虑相位噪声和抖动的影响。

作者:Neil Roberts高级模拟设计师Zarlink半导体公司。

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