什么是相位噪声：相位抖动

相位噪声是许多振荡器和信号源的关键参数，因为它控制着整体性能的许多方面。

相位噪声也可以看作是相位抖动，它们是查看同一参数的两种方法：相位噪声查看信号频谱，即在频域中，而相位抖动查看信号相位的变化。

本地振荡器或其他信号上存在的相位噪声通过影响相互混频等规格、缩短 PSK 和 QAM 星座图上各点之间的距离等方式影响无线电系统。

鉴于它影响无线电通信系统许多方面性能的方式，它是许多规范中的关键参数。

在频谱分析仪上看到的相位噪声

信号源中的相位噪声

术语相位噪声用于描述由于信号的随机相位变化而产生的相位抖动所产生的噪声频谱。噪声来自电路中的一般噪声，表现为相位抖动。由于相位和频率有着千丝万缕的联系，这也可以看作是随机频率变化。

可以通过多种方式考虑信号源中的噪声，因为抖动和变化可能发生在不同的时间尺度上。因此，可以从两种主要形式考虑稳定性：

• 长期稳定性   信号的长期稳定性解决了信号在长期（通常为数小时、数天或更长时间）内的变化情况。这涉及长期漂移等主题。它通常根据给定时间段内百万分之一的频率变化等来指定。
• 短期稳定性   信号源的短期稳定性侧重于在更短的时间内发生的变化 - 通常在不到一秒的时间内发生。这些变化可能是完全随机的，也可能是周期性的。周期性变化可能是所谓的杂散信号，而随机变化则表现为噪声。

相位噪声与幅度噪声

相位噪声可以通过多种方式引入电路，尤其是在使用频率合成器时。然而，对于振荡器，相位噪声的来源是“热”和“闪烁”或 1/f 噪声。

由于大多数振荡器在饱和状态下运行，这限制了噪声的振幅分量，通常比相位噪声分量低 20dB 左右。这意味着相位噪声占主导地位，因此幅度噪声通常被忽略。

这个假设对于大多数应用都是正确的，但不应忘记振幅分量，因为在某些应用中可能需要考虑它们。

相位噪声基础知识

相位噪声是由于存在相位抖动而散布到信号两侧的噪声频谱。

相位噪声对 RF 设计人员尤为重要。相位抖动本身表现为相位噪声，散布在主要有用载波的任一侧。在大多数情况下，与载波的偏移越远，它的电平就越低。

自由运行振荡器的典型相位噪声频谱

鉴于频率合成器的工作方式，相位噪声频谱或轮廓在环路带宽内会发生变化，但最终它会随着载波偏移量的增加而下降。

相位噪声在通信系统中的重要性

相位噪声或相位抖动特别重要，因为它会降低信号质量，从而增加通信链路的错误率。

实际上，寄生相位调制在技术上比幅度调制更重要。这部分是因为如今大多数无线电链路都使用受相位噪声影响更大的角度调制。这也是由于在复杂的信号源中，振幅噪声含量远低于相位噪声含量。

基本相位噪声定义

有多种术语与相位噪声的基本概念相关。理解相位噪声的关键方面之一是理解与之相关的各种定义。

• 相位噪声：   相位噪声定义为信号中出现的短期相位波动引起的噪声。波动表现为边带，边带表现为在信号两侧扩散的噪声频谱。
• 相位抖动：   相位抖动是用于查看相位波动本身的术语，即相位位置与任何给定时间纯信号的预期偏差。因此，相位抖动以弧度测量。
• 频谱：   相位噪声的频谱是指从频谱分析仪获得的图。信号的频谱将显示中心有用信号，噪声边带扩展到主载波的任一侧。
• 频谱密度：   频谱密度将 RMS 相位分布描述为连续函数，以给定单位带宽的 RMS 相位单位表示。
• 单边带相位噪声：   单边带相位噪声或 SSB 相位噪声是作为边带从载波传播出去的噪声。在给定的载波频率偏移下，单边带相位噪声以 dBc/Hz 为单位指定。

这些是与相位噪声和相位抖动相关的一些主要术语。

相位噪声或多或少地存在于所有信号中。在某些情况下，相位噪声的水平并不是特别重要，但在其他情况下，它对于使用振荡器或振荡器的任何系统的整体操作都是至关重要的。随着对各种无线电系统的要求不断增加，相位噪声成为一个越来越重要的参数。

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