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一文解析相位噪声测试

时间:2024-03-05 02:05 来源:未知 作者:admin 点击:

  频率不稳定性分为长期和短期不稳定性。长期不稳定性(又称漂移)描述了长时间内发生的频率变化凯发娱乐排行榜推荐。短期(几秒或者更短时间)频率不稳定性则分为两种类型:确定性和随机性。

  确定性变化在频域中表现为不同的离散分量(也称为杂散)凯发娱乐排行榜推荐,并且是待测件中周期性现象(例如电源线频率、振动频率或混频产物)的结果凯发娱乐排行榜推荐。

  测量振荡器或合成器- 对整个信号链路生成的信号进行的单端口测量(例如凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐,由放大器、乘法器凯发娱乐排行榜推荐、混频器等整个RF链路组成的信号发生器)

  这是器件对信号施加的加性相位噪声- 它可以是合成器添加到本地参考振荡器的附加噪声,也可以是由乘法器、除法器、混频器、上/下变频器或放大器添加的相位噪声。

  相位噪声测量涉及3 个重要参数:载波频率、载波频率偏置,以及相对于载波功率的功率谱密度。

  dBc是信号功率相对于载波信号功率的度量凯发娱乐排行榜推荐。用于离散 CW 信号而非噪声功率

  dBc/Hz与 dBc 类似凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐,只是归一化为1Hz测量带宽,因此称为功率谱密度(PSD),用于测量噪声功率。

  dBm用于讨论相对于1mW 基准的绝对功率电平凯发娱乐排行榜推荐。该功率是绝对值,而非载波功率的相对值凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐。

  dBm/Hz是1Hz带宽内测量的相对于1mW基准的功率谱密度。该功率是绝对功率,而非载波功率的相对值。该测量单位对应 kT热噪底凯发娱乐排行榜推荐。

  所有电子元件都会因其电荷载流子的动能而表现出热噪声(又称 kT 或 Johnson-Nyquist噪声)。在连续波的情况下,这会成为具有相等功率 AM 和 PM噪声分量的调制噪声:-177 dBm/Hz(物理极限或“噪底”)。其总和就是熟知的290K时的-174 dBm/Hz。

  这种测量方法是测量相位噪声的经典方法:直接测量 CW 信号的频谱及其噪声边带功率。通常这种方法无法将 AM 噪声与 PM 噪声分开。现代相位噪声分析仪、信号分析仪、示波器网络分析仪通过数字化和解调,将信号转换为幅度和相位凯发娱乐排行榜推荐,从而允许在仪器的数字化带宽内进行 AM/PM 分离。多通道仪器能够进行互相关。

  该方法使用双平衡混频器作为鉴相器来抑制载波并测量 RF 和 LO端口之间的相位差。去除载波提高了ADC满量程或接收机前置放大器压缩水平的上限,因此,通过使用低噪声系数的基带LNA来放大检测到的相位噪声以优化系统灵敏度凯发娱乐排行榜推荐。与直接频谱方法相比凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐,这可以大大提高初始灵敏度,但取决于参考源( LO) 相位噪声性能凯发娱乐排行榜推荐。多通道仪器适合进行互相关操作。

  这并不是一种独特的测量方法,而是一种可以使用上述两种测量方法之一的技术凯发娱乐排行榜推荐。DUT 信号被分离并发送到两个独立的硬件通道,并在多次采集中计算交叉频谱凯发娱乐排行榜推荐、取平均值凯发娱乐排行榜推荐。两个通道(来自 DUT)相关或共有的噪声将被保留凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐,不相关的噪声(由测量系统产生)将被去除。互相关相位噪声分析仪的终极理论灵敏度是 kT 热噪底- 代价是计算潜在的数十亿次采集数据所需的时间凯发娱乐排行榜推荐。

  对于非互相关相位噪声分析仪,灵敏度表示可以测量的最大动态范围(最小相位噪声)凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐。对于互相关分析仪,这是初始灵敏度(下面的灰色阴影区域),它将随着相关增益而提高。

  相关次数每增加10倍凯发娱乐排行榜推荐,相关增益在整个偏置范围内的初始灵敏度就会提高5dB,直到达到 kT 热相噪本底。

  所有互相关相位噪声分析仪的相关增益处理方式相同凯发娱乐排行榜推荐。由于时间和相关次数成正比,因此达到初始灵敏度(通常是在最近端偏置处的初次相关)所需的时间将决定总测量时间凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐,并允许在相位噪声分析仪之间进行同类比较凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐。

  相位噪声分析仪的频率范围决定了可测量的 DUT 的中心频率。现代相位噪声分析仪可以从直流(基带)到毫米波频率进行测量凯发娱乐排行榜推荐。

  使用相位噪声分析仪可以测量近端(小频偏)相噪,这对于设计恒温晶振、确定OFDM信号相位噪声对 EVM 的贡献以及设计雷达系统尤其重要。

  使用相位噪声分析仪测量远端(大频偏)相噪,对于确定相位噪声对宽带单载波和多载波应用的EVM的影响以及分析超宽带的高频时钟的相位噪声(抖动)非常重要。

  输入功率定义了测量的有效动态范围凯发娱乐排行榜推荐,因为相位噪声始终是噪声到载波的测量(相对于载波功率),以 dBc/Hz 为单位凯发娱乐排行榜推荐。

  随着通信系统变得越来越复杂,带宽变得越来越宽,相位噪声对系统性能的影响也越来越明显。对于宽带高阶调制格式凯发娱乐排行榜推荐,远端相位噪声通常是 EVM 的主要贡献者。

  雷达系统需要出色的相位噪声性能凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐,尤其是在近端频偏处。多普勒雷达的工作原理是测量由于目标移动而导致频移的回波信号。雷达本振的相位噪声最终会出现在目标回波信号和来自静止物体(例如大地)的非目标杂波反射信号上。杂波信号上的此类相位噪声可以部分或完全屏蔽目标信号凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐,具体取决于目标信号的电平和与载波的频率间隔。

  在现代通信系统中凯发娱乐排行榜推荐,某些 OFDM 信号使得子载波频率间隔非常紧密凯发娱乐排行榜推荐。这些载波会将其相位噪声延展到相邻载波上凯发娱乐排行榜推荐。在这种情况下,近端相位噪声对系统性能的影响至关重要凯发娱乐排行榜推荐凯发娱乐排行榜推荐。载波跟踪可以帮助缓解这种情况。

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