相位噪聲是非理想振蕩器的產(chǎn)物,最好在頻率域中進(jìn)行研究。

相位噪聲伴隨產(chǎn)生任何真實(shí)的正弦信號(hào)。你可以把它看作是數(shù)字的模擬等價(jià)物?顫抖。振動(dòng)是由正方形波上升和下降邊緣的理想位置的偏差而產(chǎn)生的,它可以在時(shí)域中量化為以秒或其他時(shí)間單位測(cè)量的尖峰到尖峰或RMS振動(dòng)。

相位噪聲和震動(dòng)有什么不同?

從背景來看, 圖1 展示了兩種表示理想正弦波的方法:時(shí)域視圖(A)和頻域視圖(B)。

圖1正弦波可以在時(shí)域(a)或頻域(b)中表示。

顯然,現(xiàn)實(shí)世界中的正弦波看起來不像圖1中的。 圖2 展示了一個(gè)更現(xiàn)實(shí)的例子,說明可能來自現(xiàn)實(shí)世界振蕩器的中波痕跡。藍(lán)色痕跡似乎接近我們理想的1-GZ例子。紅色的痕跡似乎保持相同的頻率,但在一個(gè)輕微的相位延遲。灰色軌跡的頻率較高,而黃色軌跡的頻率較低。所有這些變化都會(huì)引起相位噪聲。

圖2相移和頻率漂移導(dǎo)致了相位噪聲.

我看到在0.5-n點(diǎn)附近的零交叉點(diǎn)都發(fā)生在不同的時(shí)間。我們能測(cè)量時(shí)間差來表征相位噪聲嗎?

我們可以做這些測(cè)量,并得到結(jié)果的皮秒,甚至相移的度或弧度。這種方法適用于方波振動(dòng)。如果一個(gè)正方形波有10秒的尖峰到尖峰的搖擺,那么你應(yīng)該在一個(gè)邊緣后取樣超過10秒,在下一個(gè)邊緣前取樣超過10秒。但是對(duì)于正弦波,零點(diǎn)的精確位置通常不會(huì)導(dǎo)致任何直接的洞察力,我們可以應(yīng)用于我們的設(shè)計(jì)。

所以,也許我們需要看看頻率域。

對(duì)。在圖1B中,1千兆赫的垂直箭頭表示脈沖0赫茲寬的無限能量。無限能量的產(chǎn)生是因?yàn)閺膱D1a到圖1b的傅立葉變換假設(shè)正弦波在時(shí)間上延伸到負(fù)無限,并將繼續(xù)加無限。圖1B中的1的值代表了從負(fù)到負(fù)加的頻率域總面積積分的標(biāo)準(zhǔn)化值。圖1的表現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)生活中是無法實(shí)現(xiàn)的。

現(xiàn)實(shí)世界的頻率域是什么樣子的?

我們可以利用狄拉克三角函數(shù)來近似估計(jì)脈沖響應(yīng),它通常表達(dá)如下:

在這里,為了我們的目的,獨(dú)立變量 f 表示頻率,以及 δ(f) 代表力量。 圖3 顯示什么 δ(f) 似乎有不同的價(jià)值觀 A ,在哪里 x軸 指示中心或載波、頻率(非0赫茲)和非零 x軸 值表示中心頻率的抵消。

圖3不同值的變量結(jié)果在不同的數(shù)模(F)曲線.

好的,我看到我們的目標(biāo)是盡可能縮小中心頻率的范圍。對(duì)嗎?

對(duì)。請(qǐng)記住,當(dāng)載波被調(diào)制時(shí),邊帶--中心頻率左右的區(qū)域--可能包含有用的消息信息。但是如果你看到一個(gè)固定頻率振蕩器的輸出,那么邊帶只表示相位噪聲。注意 圖4 ,灰度信號(hào),有很多相位噪聲,淹沒了紅色信號(hào),而藍(lán)色信號(hào),少了很多相位噪聲,紅色信號(hào)可以和平共存。

圖4灰色信號(hào)淹沒了紅色信號(hào),但紅色和藍(lán)色信號(hào)可以共存。

我們?nèi)绾卧谙辔辉肼暽显O(shè)置一個(gè)數(shù)字?

相位噪聲通常是用相對(duì)于每赫茲的載波(DBC)的分貝來表示,在載波或中心頻率的偏移處。 圖5 顯示了這個(gè)過程,在距離上測(cè)量1-赫茲的功率 f 補(bǔ)償 從運(yùn)輸船上。供應(yīng)商通常為一系列補(bǔ)償指定相位噪聲。例如,您可以找到一個(gè)振蕩器數(shù)據(jù)表,其中列出相位噪聲為-70DBC/赫茲在100赫茲偏移,-130DBC/赫茲在10千赫茲偏移,和-160DBC/赫茲在10兆赫偏移。

圖5相位噪聲是在一個(gè)1赫茲頻帶上從中心頻率的偏移量測(cè)量的。