为什么相位噪声是重要的？

为什么相位噪声是重要的？

相位噪声在各种各样的应用中都很重要。它通常被认为是调制器和发射机，但它在接收器中也很重要。相位噪声会对数字系统和雷达系统产生重大影响。下面是一些具体的例子。

数字调制系统

对于数字调制系统，发射机相位噪声是影响调制质量的一个限制因素。增大的相位噪声所产生的不同程度的EVM会使信号降级并使符号扩散。在本例中，20%的EVM将超出QPSK系统的处理极限。这个误差是由发射机引入的;重要的是要认识到这些错误将携带通过信道和接收机，在那里将有进一步的退化的信号。降低发射机相位噪声是设计成功的关键。

通信系统发射机

在通信系统中，除发射机降低调制质量外，相位噪声还使频谱向外扩散。这可能导致泄漏到邻近的通道。大多数通信标准都对允许泄漏到相邻信道的信号数量进行了限制。

接收端

相位噪声在发射机中很明显，但在接收机中却常常被忽略。在整个系统设计中，需要考虑接收机内部本振的相位噪声。如果LO的相位噪声增加了信号的宽度，即使是信道外的推断信号也会映射到中频(If)，从而降低接收机的整体灵敏度。

雷达

雷达系统试图接收目标非常微弱的反射。通常情况下，近距离的杂波会产生很大的反射。如果该反射的宽度被雷达内部的LO的相位噪声的增加所降低，它实际上会掩盖目标。

数字系统

在数字世界中，相位噪声通常被称为抖动。值得注意的是，抖动是影响眼图质量的一个限制因素。当抖动变大时，它会导致误码，降低或限制可持续的数据速率。随着数字系统速度的提高，这一点变得越来越重要。

量化相位噪声

相位噪声通常表示为L(f)，通常发音为L(f)。几年前，IEEE将相位噪声重新定义为相位波动光谱密度的一半，Sφ (f)或L(f) = ½Sφ (f)IEEE STD 1139-2008

旧定义定义为在与载波的特定偏频f处，1Hz带宽内相位波动造成的单边带功率。对于熟悉频谱分析仪显示的用户来说，这更直观。在这两种情况下，它都指定为dBc/Hz。

在很多情况下，这两种定义对于正常的，低相位噪声振荡器是等价的。只有当相位噪声变得非常高，调制指数达到边带能量被推出到边带频率的倍数时，两者才会发散。

相位噪声图示例如图2-4a所示。通常，图从开始偏移量到结束偏移量，这些偏移量的频率是对数尺度的。这是一个对数曲线，Y轴为dBc/Hz, X轴为偏频。第二个术语，“点噪声”;这与取一个标记并将其放在图上以测量在特定偏移处有多少dBc/Hz是一样的。大多数相位噪声分析仪提供一个点噪声表，用户可以定义具体的偏移量(图2-4b)。

图2-4:量化相位噪声

除了测量原始相位噪声外，许多时候还对所谓的“计算剩余噪声”感兴趣。下面的术语是基于相位噪声曲线：

振荡器相位噪声的原因

那么是什么导致了相位噪声呢?有各种各样的贡献器，当组合在一起时，可以创建我们所熟悉的特征相位噪声曲线(图2-5)。根据振荡器的类型和设计，这些贡献器在不同程度上存在：

Random Walk:接近载体，一般由环境影响引起

Flicker FM：与振荡器有关的物理共振机理，电源噪声

White FM：与谐振器振荡器有关

Flicker φM：与有噪声的放大器和倍增器有关

White φM：远离载波，一般是由于宽带输出放大器噪声引起的

总结

降低相位噪声对于实现当今许多射频应用所需的性能至关重要。本应用说明第1部分提供了对相位噪声基本原理的基本理解。我们展示了如何从原始相位噪声数据计算剩余参数，包括集成相位噪声、剩余PM、FM和抖动。

第2部分和第3部分将介绍几种传统的测量技术，并介绍一种使用R&S FSWP的新技术。虽然传统技术已经使用多年，但它们受到繁琐校准的阻碍，往往需要额外的硬件。我们新的数字相位解调技术提供了真正低噪声的参考源，并通过简单的设置实现快速相关，提供最先进的灵敏度和速度。

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