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相位噪声对频谱仪分辨能力的影响

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:相位噪声频谱的形状与分析仪的设计,尤其是用来稳定本振的锁相环结构有关。有时在特定的频偏上指定,或者用一条曲线来表示一个频偏范围内的相位噪声特性。在任何情况下,相位噪声都是频谱仪分辨不等幅信号能力的最终限制因素。图4-32信号电平远大于系统底噪时显示出的相位噪声图4-33相位噪声阻碍了对非等幅信号的分辨

相位噪声对频谱仪分辨能力的影响

没有一种振荡器是绝对稳定的。虽然我们看不到频谱分析仪本振系统的实际频率抖动,但仍能观察到本振频率或相位不稳定性的明显表征,这就是相位噪声(有时也叫噪声边带)。它们都在某种程度上受到随机噪声的频率或相位调制的影响。本振的任何不稳定性都会传递给由本振和输入信号所形成的混频分量,因此本振相位噪声的调制边带会出现在幅度远大于系统宽带底噪的那些频谱分量周围(图4-32)。只有当信号电平远大于系统底噪时,才会显示出相位噪声,显示的频谱分量和相位噪声之间的幅度差随本振稳定度而变化,本振越稳定,相位噪声越小。它也随分辨率带宽而变,若将分辨率带宽缩小到原来的1/10,显示相位噪声电平将减小10 dB。

相位噪声频谱的形状与分析仪的设计,尤其是用来稳定本振的锁相环结构有关。在某些分析仪中,相位噪声在稳定环路的带宽中相对平坦,而在另一些分析仪中,相位噪声会随着信号的频偏而下降。相位噪声采用dBc(相对于载波的dB数)为单位,并归一化至1 Hz噪声功率带宽。有时在特定的频偏上指定,或者用一条曲线来表示一个频偏范围内的相位噪声特性。通常,我们只能在分辨率带宽较窄时观察到频谱仪的相位噪声,此时相位噪声使这些滤波器的响应曲线边缘变得模糊。使用前面介绍过的数字滤波器也不能改变这种效果。对于分辨率带宽较宽的滤波器,相位噪声被掩埋在滤波器响应曲线的边带之下,正如之前讨论过的两个非等幅正弦波的情况。一些现代频谱仪或信号分析仪允许用户选择不同的本振稳定度模式,使得在各种不同的测量环境下都能具备最佳的相位噪声。

PXA信号分析仪的相位噪声优化还可以设为自动模式,这时频谱仪会根据不同的测量环境来设置仪器,使其具有最佳的速度和动态范围。在任何情况下,相位噪声都是频谱仪分辨不等幅信号能力的最终限制因素。如图4-33所示,根据3 dB带宽和选择性理论,我们应该能够分辨出这两个信号,但结果是相位噪声掩盖了较小的信号。

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图4-32 信号电平远大于系统底噪时显示出的相位噪声

图4-33 相位噪声阻碍了对非等幅信号的分辨

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