【相位噪聲定義】

頻率不穩(wěn)定性分為長期和短期不穩(wěn)定性。長期不穩(wěn)定性（又稱漂移）描述了長時(shí)間內(nèi)發(fā)生的頻率變化。短期（幾秒或者更短時(shí)間）頻率不穩(wěn)定性則分為兩種類型：確定性和隨機(jī)性。

確定性變化在頻域中表現(xiàn)為不同的離散分量（也稱為雜散），并且是待測(cè)件中周期性現(xiàn)象（例如電源線頻率、振動(dòng)頻率或混頻產(chǎn)物）的結(jié)果。

相位噪聲是頻域中描述具有連續(xù)、非周期性頻譜的CW信號(hào)相位的隨機(jī)變化。

【相位噪聲測(cè)量】

絕對(duì)相位噪聲

測(cè)量振蕩器或合成器- 對(duì)整個(gè)信號(hào)鏈路生成的信號(hào)進(jìn)行的單端口測(cè)量（例如，由放大器、乘法器、混頻器等整個(gè)RF鏈路組成的信號(hào)發(fā)生器）

殘余相位噪聲

這是器件對(duì)信號(hào)施加的加性相位噪聲- 它可以是合成器添加到本地參考振蕩器的附加噪聲，也可以是由乘法器、除法器、混頻器、上/下變頻器或放大器添加的相位噪聲。

【相位噪聲的參數(shù)/單位】

相位噪聲測(cè)量涉及3 個(gè)重要參數(shù)：載波頻率、載波頻率偏置，以及相對(duì)于載波功率的功率譜密度。

dBm, dBc, dBc/Hz, 熱噪聲

dBc是信號(hào)功率相對(duì)于載波信號(hào)功率的度量。用于離散 CW 信號(hào)而非噪聲功率

dBc/Hz與 dBc 類似，只是歸一化為1Hz測(cè)量帶寬，因此稱為功率譜密度(PSD)，用于測(cè)量噪聲功率。

dBm用于討論相對(duì)于1mW 基準(zhǔn)的絕對(duì)功率電平。該功率是絕對(duì)值，而非載波功率的相對(duì)值。

dBm/Hz是1Hz帶寬內(nèi)測(cè)量的相對(duì)于1mW基準(zhǔn)的功率譜密度。該功率是絕對(duì)功率，而非載波功率的相對(duì)值。該測(cè)量單位對(duì)應(yīng) kT熱噪底。

熱噪底

所有電子元件都會(huì)因其電荷載流子的動(dòng)能而表現(xiàn)出熱噪聲（又稱 kT 或 Johnson-Nyquist噪聲）。在連續(xù)波的情況下，這會(huì)成為具有相等功率 AM 和 PM噪聲分量的調(diào)制噪聲：-177 dBm/Hz（物理極限或“噪底”）。其總和就是熟知的290K時(shí)的-174 dBm/Hz。

【相位噪聲測(cè)量方法】

直接頻譜法

這種測(cè)量方法是測(cè)量相位噪聲的經(jīng)典方法：直接測(cè)量 CW 信號(hào)的頻譜及其噪聲邊帶功率。通常這種方法無法將 AM 噪聲與 PM 噪聲分開?，F(xiàn)代相位噪聲分析儀、信號(hào)分析儀、示波器和網(wǎng)絡(luò)分析儀通過數(shù)字化和解調(diào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為幅度和相位，從而允許在儀器的數(shù)字化帶寬內(nèi)進(jìn)行 AM/PM 分離。多通道儀器能夠進(jìn)行互相關(guān)。

模擬鑒相器法

該方法使用雙平衡混頻器作為鑒相器來抑制載波并測(cè)量 RF 和 LO 端口之間的相位差。去除載波提高了 ADC 滿量程或接收機(jī)前置放大器壓縮水平的上限，因此，通過使用低噪聲系數(shù)的基帶LNA來放大檢測(cè)到的相位噪聲以優(yōu)化系統(tǒng)靈敏度。與直接頻譜方法相比，這可以大大提高初始靈敏度，但取決于參考源（ LO) 相位噪聲性能。多通道儀器適合進(jìn)行互相關(guān)操作。

互相關(guān)法

這并不是一種獨(dú)特的測(cè)量方法，而是一種可以使用上述兩種測(cè)量方法之一的技術(shù)。DUT 信號(hào)被分離并發(fā)送到兩個(gè)獨(dú)立的硬件通道，并在多次采集中計(jì)算交叉頻譜、取平均值。兩個(gè)通道（來自 DUT）相關(guān)或共有的噪聲將被保留，不相關(guān)的噪聲（由測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生）將被去除?；ハ嚓P(guān)相位噪聲分析儀的終極理論靈敏度是 kT 熱噪底- 代價(jià)是計(jì)算潛在的數(shù)十億次采集數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。

【相位噪聲分析儀的關(guān)鍵指標(biāo)】

初始測(cè)量系統(tǒng)靈敏度

對(duì)于非互相關(guān)相位噪聲分析儀，靈敏度表示可以測(cè)量的最大動(dòng)態(tài)范圍（最小相位噪聲）。對(duì)于互相關(guān)分析儀，這是初始靈敏度（下面的灰色陰影區(qū)域），它將隨著相關(guān)增益而提高。

相關(guān)因子：1

時(shí)間：秒*1

相關(guān)增益

相關(guān)次數(shù)每增加10倍，相關(guān)增益在整個(gè)偏置范圍內(nèi)的初始靈敏度就會(huì)提高5dB，直到達(dá)到 kT 熱相噪本底。

相關(guān)因子：10

時(shí)間：秒*10

達(dá)到初始靈敏度的測(cè)量時(shí)間

所有互相關(guān)相位噪聲分析儀的相關(guān)增益處理方式相同。由于時(shí)間和相關(guān)次數(shù)成正比，因此達(dá)到初始靈敏度（通常是在最近端偏置處的初次相關(guān)）所需的時(shí)間將決定總測(cè)量時(shí)間，并允許在相位噪聲分析儀之間進(jìn)行同類比較。

頻率范圍和偏置頻率

相位噪聲分析儀的頻率范圍決定了可測(cè)量的 DUT 的中心頻率?，F(xiàn)代相位噪聲分析儀可以從直流（基帶）到毫米波頻率進(jìn)行測(cè)量。

使用相位噪聲分析儀可以測(cè)量近端（小頻偏）相噪，這對(duì)于設(shè)計(jì)恒溫晶振、確定OFDM信號(hào)相位噪聲對(duì) EVM 的貢獻(xiàn)以及設(shè)計(jì)雷達(dá)系統(tǒng)尤其重要。

使用相位噪聲分析儀測(cè)量遠(yuǎn)端（大頻偏）相噪，對(duì)于確定相位噪聲對(duì)寬帶單載波和多載波應(yīng)用的EVM的影響以及分析超寬帶的高頻時(shí)鐘的相位噪聲（抖動(dòng)）非常重要。

輸入功率范圍

輸入功率定義了測(cè)量的有效動(dòng)態(tài)范圍，因?yàn)橄辔辉肼暿冀K是噪聲到載波的測(cè)量（相對(duì)于載波功率），以 dBc/Hz 為單位。

【相位噪聲測(cè)量的主要應(yīng)用場(chǎng)景】

數(shù)字通信

隨著通信系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，帶寬變得越來越寬，相位噪聲對(duì)系統(tǒng)性能的影響也越來越明顯。對(duì)于寬帶高階調(diào)制格式，遠(yuǎn)端相位噪聲通常是 EVM 的主要貢獻(xiàn)者。

雷達(dá)系統(tǒng)

雷達(dá)系統(tǒng)需要出色的相位噪聲性能，尤其是在近端頻偏處。多普勒雷達(dá)的工作原理是測(cè)量由于目標(biāo)移動(dòng)而導(dǎo)致頻移的回波信號(hào)。雷達(dá)本振的相位噪聲最終會(huì)出現(xiàn)在目標(biāo)回波信號(hào)和來自靜止物體（例如大地）的非目標(biāo)雜波反射信號(hào)上。雜波信號(hào)上的此類相位噪聲可以部分或完全屏蔽目標(biāo)信號(hào)，具體取決于目標(biāo)信號(hào)的電平和與載波的頻率間隔。

OFDM正交頻分復(fù)用

在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，某些 OFDM 信號(hào)使得子載波頻率間隔非常緊密。這些載波會(huì)將其相位噪聲延展到相鄰載波上。在這種情況下，近端相位噪聲對(duì)系統(tǒng)性能的影響至關(guān)重要。載波跟蹤可以幫助緩解這種情況。

【Keysight 相位噪聲測(cè)試解決方案】

E505xA SSA-X 信號(hào)源分析儀

提供信號(hào)源分析所需的全面功能

?絕對(duì)/AM/基帶/脈沖/瞬態(tài)分析

?輸入頻率：1MHz - 54GHz(可擴(kuò)展至毫米波頻段)

?頻率偏置：1mHz - >1GHz

?為VCO測(cè)試提供DC控制和電源

?互相關(guān)法

?直接頻譜法

N5511A PNTS相噪測(cè)試系統(tǒng)

強(qiáng)大、快速且靈活的相位噪聲測(cè)試解決方案

? 絕對(duì)/殘余/AM/基帶/脈沖

? 輸入頻率：50kHz – 40GHz

? 頻率偏置：0.01Hz – 160MHz

? 互相關(guān)

? 模擬鑒相器

? 可擴(kuò)展至毫米波頻率

信號(hào)分析儀

方便、高效的相位噪聲分析工具

? 絕對(duì)/AM/脈沖

? 輸入頻率：取決于信號(hào)分析儀頻率

? 頻率偏置：取決于信號(hào)分析儀

? 直接頻譜法

網(wǎng)絡(luò)分析儀

配合S9303xxB 相噪測(cè)試軟件

?絕對(duì)/殘余/AM/基帶/瞬態(tài)/脈沖

?輸入頻率：10MHz – 70GHz/125GHz

?頻率偏置：100mHz - 10 MHz

?直接頻譜法

MXR/UXR示波器

提供相位噪聲、抖動(dòng)分析功能

? 絕對(duì)/AM/基帶

? 輸入/偏置頻率組合高達(dá)儀器的完整帶寬

? 互相關(guān)

? AM/PM分離

? 直接頻譜法

審核編輯：劉清