相位噪聲從頻域描述了信號頻率的穩(wěn)定度,是描述信號質量的重要指標。對于多普勒雷達系統(tǒng)、無線電通信、空間信號傳輸?shù)葢糜兄匾挠绊憽π盘栠M行相位噪聲指標測量是現(xiàn)在工作中經(jīng)常遇到的事情,本文首先從信號相位噪聲的定義入手,重點介紹使用信號分析儀進行相位噪聲測量的方法及注意事項。
1、相位噪聲是什么?
在頻域內(nèi),一個理想正弦波信號的表現(xiàn)是一個單譜線;實際信號除了主信號之外還包括一些離散的譜線,它們是隨機的幅度和相位的抖動,在正常信號的左右兩邊以邊帶調制的形式出現(xiàn)。在頻域內(nèi)信號的所有不穩(wěn)定度總和表現(xiàn)為載波兩側的噪聲邊帶,邊帶噪聲是一個間接的測量與射頻信號功率頻譜相關噪聲功率的指標。邊帶噪聲可以表述為調頻邊帶噪聲和調幅邊帶噪聲。大多數(shù)的被相位噪聲測試系統(tǒng)測量信號的調幅邊帶功率相對調頻邊帶功率來說都很小,所以對大多數(shù)信號來說測量的邊帶噪聲就是調頻邊帶噪聲(即相位噪聲也稱單邊帶相位噪聲)。它的定義為1Hz帶寬內(nèi)相位調制邊帶的功率和信號總功率的比值,單位為dBc/Hz。在信號/頻譜分析儀上,邊帶噪聲是相位噪聲和幅度噪聲的總和,通常當已知調幅噪聲遠小于相位噪聲時(小于 10dB以上),在頻譜儀上讀出的邊帶噪聲即為相位噪聲。
在290K環(huán)境溫度下,噪聲功率基底是-174dBm/Hz。由于相位噪聲和調幅噪聲對熱噪聲的貢獻是等同的,所以相位噪聲對熱噪聲的貢獻是-177dBm/Hz,比熱噪聲低3dB。如果載波功率較小,例如-20dBm,相位噪聲就被限制到-157dBc/Hz(-177dBm/Hz-(-20dBm))。下表是載波功率和相位噪聲極限值的對應表。
2、相位噪聲的測量