相位噪声的介绍
相位噪声（Phase noise）是指系统（如各种射频器件）在各种噪声的作用下引起的系统输出信号相位的随机变化。它是衡量频率标准源（高稳晶振、原子频标等）频稳质量的重要指标，随着频标源性能的不断改善，相应噪声量值越来越小，因而对相位噪声谱的测量要求也越来越高。传统的零拍测量法已面临严重的挑战，特别是在如何减少测量系统本身的噪声对测量结果的影响，提高系统的测量灵敏度方面尤为困难。
影响相位噪声的因素有哪些？
相位噪声一般是指在系统内各种噪声作用下引起的输出信号相位的随机起伏。通常相位噪声又分为频率短期稳定度和频率长期稳定度。所谓频率短期稳定度, 是指由随机噪声引起的相位起伏或频率起伏。至于因为温度、老化等引起的频率慢漂移,则称之为频率长期稳定度。通常我们主要考虑的是频率短期稳定度问题，可以认为相位噪声就是频率短期稳定度。 ---一个理想的正弦波信号可用下式表示： ---V(t)=A0sin2πf0t （1） ---式中，V(t)为信号瞬时幅度，A0为标称值幅度，f0为标称值频率。此时信号的频谱为一线谱。但是由于任何一个信号源都存在着各种不同的噪声，每种噪声分量各不相同，使得实际的输出成为： ---V(t)=[A0+ε(t)]sin[2πf0t+j(t)] （2） ---在研究相位噪声的测量时，由于考虑振荡器的幅度噪声调制功率远小于相位噪声调制功率，所以|ε(t)|<<A0，通常可以将ε(t)忽略不计，而主要是对j(t)项进行测量，故可以得到： ---V(t)=A0sin[2πf0t+j(t)] （3） ---对j(t)的测量，可以用各种类型的谱密度来表示。显然此时的相位起伏为Δj(t)=j(t)，频率起伏为Δf(t)=[dj(t)/dt]/2π。常用的相对频率起伏： ---y(t)=[dj(t)/dt]/2πf0 （4） ---由于相位噪声j(t)的存在，使频率源的频率不稳定。这种不稳定度常用时域阿仑方差σ2y(2,τ,τ)及频域相对单边带功率谱（简称功率谱）Lp(f)或相噪功率谱Sj(f)来表征。它们的定义为： ---σ2y(z)=σ2(2,τ,τ)=(1/v20)(1/2)(y1-y2)2 （5） ---式中y1，y2为测量采样时间τ的相邻二次测量测得的频率平均值。 ---Lp(f)=[PSSB(f)/P0](dBc/Hz) （6） ---其中PSSB(f)为一个相位噪声调制边带在频率为f处的功率谱密度，P0为载波功率。 ---由（3）及（4）式得相位起伏的自相关函数Rj(τ)=[j(τ)，j(t+τ)]和相对频率起伏的自相关函数Ry(τ)=[y(τ), y(t+τ)]，由维纳-钦辛定理可知自相关函数和功率谱密度间存在如下关系 表示傅里叶变换对。通常j(t)<<1，近似有 ---Lp(f)=(1/2)Sj(f) （7）
相位噪声的概念解释
相位噪声是指单位Hz的噪声密度与信号总功率之比,表现为载波相位的随机漂移,是评价频率源(振荡器)频谱纯度的重要指标。源自: 有线数字电视传输特性与故障解析 《中国有线电视》 2005年 赵雨境,王恒江 相位噪声是指光的正弦振荡不稳定,时而出现某处相位的随机跳变.相位噪声导致光源线宽变宽.光强度噪声是指因自发辐射光强的随机变化和外界温度的变化,导致发射光强的起伏源自: Fabry-Perot干涉式光纤温度传... 《传感器技术》 2001年 曹满婷来源文章摘要：分析了温度对相位的调制作用以及Fabry -Perot干涉结构检测相位变化的原理 ,提出了一种具有高灵敏度和高分辨率的相位调制型全光纤结构 ,并进行了系统的噪声分析。 是一随机量通常把信号的相似随机起伏中（t）称为相位噪声.（t）随时间变化的随机过程是一平稳的随机过程并使随机量的概率密度分布符合正态分布。源自: 受多项噪声影响的二级方差估值的置信度《四川教育学院学报》 1997年 林时昌来源文章摘要：有限次（m次）采样测量的二级方差估值（，m）随机地偏离其真值<）。这种随机不确定性不仅和m有关，而且和噪声的性质有关。计算出单项噪声所产生的不确定度；分析了多项噪声对总不确定度的影响，并引用置信度的概念表征测量的不确定度。 (t)〕sin[2兀ft+小(t)]相位噪声是指频率信号中由频率源内部噪声调制(调相或调频)产生的随机相位起伏.当被测相位噪声比频谱分析仪自身的相位噪声大时,可直接利用频谱分析仪来测量相位噪声,这是一种简单、方便的相位噪声测量方法源自: 频谱分析仪在测量相位噪声过程中的数值修正 《国外电子测量技术》 2002年 曹芸来源文章摘要：本文介绍了在使用频谱分析仪测量相位噪声时,影响其测量结果的因素并讨论了如何对频谱分析仪输出结果进行修正。 则()rk的相角为()kknkqj+q+,其中()nkq是噪声()nk对相位的干扰,称为相位噪声.可见,kq中包含了全部的载波相位信息,kj包含了大量甚至全部的码字信息源自: 相位处理载波恢复算法研究 《信息与电子工程》 2003年 袁清升,刘文来源文章摘要：针对数字信号传输同步接收机的数字化实现,提出一种载波同步新算法即相位处理载波恢复算法。它直接对接收信号的相角进行处理,完成载波频率的快速捕获和载波相位跟踪。理论分析和计算机仿真表明,该算法简单有效,运算量小,便于用DSP器件来实现,适用性强。 2个调相边带功率之和是总功率的一半,2个调幅边带功率之和是总功率的另一半,换句话说,总噪声功率N0的一半功率转换到调相边带,另一半转换到调幅边带,转换到调相边带的噪声称为相位噪声源自: 卫星通信系统中相位噪声之理论及测试 《电信科学》 2000年殷琪来源文章摘要：本文从相位噪声的定义出发 ,主要讨论卫星通信系统中相位噪声的来源 ,介绍一种在现场经常使用的、简便可行的测试相位噪声的方法———频谱分析仪测试方法。 SK解调符号上就会引入相位误差,该误差可通称为相位噪声,对系统性能产生重要影响.关于相位噪声对MPSK、MDPSK的影响分析,文献[8]运用几何方法推导了AWGN信道中MPSK的条件误符号率带有相位噪声的MPSK和MDPSK性能... 《电子学报》 2005年程云鹏,王金龙,沈良,任国春 相位噪声一般是指在系统内各种噪声作用下引起的输出信号相位的随机起伏。通常相位噪声又分为频率短期稳定度和频率长期稳定度。所谓频率短期稳定度, 是指由随机噪声引起的相位起伏或频率起伏。至于因为温度、老化等引起的频率慢漂移,则称之为频率长期稳定度。通常我们主要考虑的是频率短期稳定度问题,可以认为相位噪声就是频率短期稳定度 。
使用频谱仪测试相位噪声的操作步骤
使用频谱仪测试相位噪声测量不需要按步骤完成，只需要注意以下事项：应尽量选用本底噪声低的分析仪，因为所测量的相位噪声下限取决于分析仪的本底噪声。分析仪作为一种超外差的分析设备，最终的测量结果是外部输入信号同本机内部本振信号叠加的结果，如果外部输入信号的相位噪声指标高于分析仪本身的指标，测量的结果实际是分析仪的相位噪声。只有外部信号的相位噪声指标要比分析仪指标差时（差3dB以上），测量的结果才是正确的。直接频谱法不适合于更低噪底的高性能晶振或者直接式频综的测试。不论是使用分析仪的相位噪声选件还是频谱分析功能下手动测量，分析仪均不能把调幅噪声和调频噪声区分开来，所以测量结果是调幅和调频噪声的总和。为了精确测量相位噪声，一般要求被测信号的调幅噪声要比调频噪声小得多（小10dB以上），测量结果基本为相位噪声。动态范围代表了分析仪的测量范围，其下限取决于分析仪自身灵敏度和相位噪声，其上限取决于1dB压缩点。在偏离载波较近处能达到的动态范围的下限主要取决于分析仪自身的相位噪声，在偏离载波较远处分析仪自身的相位噪声很低，动态范围的下限主要取决于分析仪的灵敏度。由于分析仪无载波抑制功能，测量的动态范围受限，尤其是测量偏离载波较远处的相噪时，需要判断测量是否受限于分析仪的动态范围，以免测量结果产生错误。信号的频谱漂移会给相噪量结果带来很大的误差，甚至无法测量。被测设备和测量仪器在测量进行前都需要充分预热使其达到稳定的工作状态，分析仪的预热时间通常要求大于10分钟。仪器连接要牢固，尽量避免振动，测量时最好把仪器放置在能吸收振动的防振垫上，减少或者消除振颤噪声。为了减少外界环境对测量结果的影响，有条件的地方最好在屏蔽室内测量。扩展资料：常用的相位噪声测量方法主要有直接频谱分析仪法、相位检波器法、鉴频器法和双通道互相关法等。应该指出，在不同场合对相位噪声的要求不同，测量方法也有所不同。典型的相位噪声测量可以由专业相位噪声测试系统完成，但这些专业设备的价格相当昂贵，而频谱分析仪或者新一代的仪是相对常用的仪器，对一些相位噪声指标要求不是很严格的场合，可以用信号／频谱分析仪进行相位噪声指标的测量。通过谱分析进行相位噪声测量的方法称为直接频谱分析仪法。该方法不仅能在分析仪上直接显示相位噪声的测量值，而且还可以同时准确地显示是否有其他离散信号，具有简单、灵活易用的特点。被测信号可以直接加到分析仪的射频输入口后，由分析仪直接进行分析测量；也可以现将被测信号与相位噪声指标更好的参考信号混频后，得到一合适中频信号，再由分析仪对这一中频信号进行分析。参考资料：百度百科-相位噪声