相位噪音的测量方法
jitter抖动（相位噪声）的概念及其测量方法（EyeDiagram）
抖动的概念及其测量方法摘要：在数字通信系统，特别是同步系统中，随着系统时钟频率的不断提高，时间抖动成为影响通信质量的关键因素。
本文介绍了时间抖动（jitter）的概念及其分析方法。
关键字：时间抖动、jitter、相位噪声、测量一、引言随着通信系统中的时钟速率迈入GHz级，抖动这个在模拟设计中十分关键的因素，也开始在数字设计领域中日益得到人们的重视。
在高速系统中，时钟或振荡器波形的时序误差会限制一个数字I/O接口的最大速率。
不仅如此，它还会导致通信链路的误码率增大，甚至限制A/D转换器的动态范围。
有资料表明在3GHz 以上的系统中，时间抖动（jitter）会导致码间干扰（ISI），造成传输误码率上升。
在此趋势下，高速数字设备的设计师们也开始更多地关注时序因素。
本文向数字设计师们介绍了抖动的基本概念，分析了它对系统性能的影响，并给出了能够将相位抖动降至最低的常用电路技术。
二、时间抖动的概念在理想情况下，一个频率固定的完美的脉冲信号（以1MHz为例）的持续时间应该恰好是1us，每500ns有一个跳变沿。
但不幸的是，这种信号并不存在。
如图1所示，信号周期的长度总会有一定变化，从而导致下一个沿的到来时间不确定。
这种不确定就是抖动。
抖动是对信号时域变化的测量结果，它从本质上描述了信号周期距离其理想值偏离了多少。
在绝大多数文献和规范中，时间抖动（jitter）被定义为高速串行信号边沿到来时刻与理想时刻的偏差，所不同的是某些规范中将这种偏差中缓慢变化的成分称为时间游走（wander），而将变化较快的成分定义为时间抖（jitter）。
图1 时间抖动示意图1．时间抖动的分类抖动有两种主要类型：确定性抖动和随机性抖动。
确定性抖动是由可识别的干扰信号造成的，这种抖动通常幅度有限，具备特定的（而非随机的）产生原因，而且不能进行统计分析。
随机抖动是指由较难预测的因素导致的时序变化。
例如，能够影响半导体晶体材料迁移率的温度因素，就可能造成载子流的随机变化。
SiTime MEMS振荡器相位噪声测量指南
SiTime MEMS振荡器相位噪声测量指南1 简介相位噪声是振荡器的基本指标之一。
经验丰富的工程师可以通过查看相位噪声图来了解有关振荡器质量以及它是否适合应用的很多信息。
RF 工程师专注于某些载波偏移频率下的相位噪声水平，以确保可以支持所需的调制方案。
设计40GbE 等高速串行链路的专业人员将带通滤波器应用于参考时钟的相位噪声，对其进行积分，并将其转换为相位抖动以预测系统的误码率。
本应用指南首先简要介绍相位噪声和相位噪声测量方法的理论概述，然后重点介绍实用的相位噪声测量建议，例如将被测信号正确连接到仪器、设置相位噪声分析仪以及选择合适的相位噪声分析仪。
设置。
本文档中的所有测量均使用Keysight E5052B 相位噪声分析仪进行，该分析仪是北美最常用的相位噪声测量仪器之一。
2 什么是相位噪声相位噪声是信号短期相位不稳定性的频域表示。
相位噪声通常被描述为单边带(SSB) 相位噪声并表示为L(f)。
相位噪声的经典定义是在载波偏移频率处测得的功率谱密度与信号总功率之比。
出于实际目的，此定义已稍作修改，以便在载波偏移频率处测量的功率谱密度以载波功率为参考，而不是以总积分信号功率为参考（图2-1）。
图2-1：经典相位噪声定义使用频谱分析仪测量相位噪声时，经典定义很方便，但它结合了幅度和相位噪声效应。
它还对具有高相位噪声的信号有限制。
经典定义通常适用于峰峰值相位偏差远小于1 弧度的信号。
它也永远不能大于0 dB，因为信号中的噪声功率不能大于信号的总功率。
最近，相位噪声被重新定义为相位波动L(f) = SΦ(f)/2 的功率谱密度的一半。
理想的正弦波可以表示为f(t) = A∙sin(ωt + φ)。
具有相位噪声的正弦波可以表示为f(t) =A∙sin(ωt + φ(t))，其中φ(t) 是相位噪声。
那么SΦ(f) 是φ(t) 的功率谱密度。
以这种方式定义时，相位噪声与幅度噪声是分开的。
它也可以大于0 dB，这意味着相位变化大于1 弧度。
相噪仪测量相位噪声的方法
相噪仪测量相位噪声的方法摘要：一、相噪仪概述二、相位噪声的测量方法1.测量原理2.测量步骤3.测量注意事项三、相噪仪在实际应用中的重要性四、未来发展趋势与应用前景正文：一、相噪仪概述相噪仪，又称相位噪声测试仪，是一种用于测量电子设备或系统相位噪声的仪器。
相位噪声是指信号相位的随机变化，它在通信、雷达、导航等领域具有重要的应用价值。
相噪仪的工作原理是通过检测被测信号的相位变化，从而得到其相位噪声特性。
相噪仪在我国科研、生产和应用领域发挥着重要作用，对于提高无线电设备的性能和可靠性具有重要意义。
二、相位噪声的测量方法1.测量原理相位噪声的测量原理主要基于相位敏感检测技术。
相位敏感检测器（PSD）是一种常用的传感器，它能将信号的相位变化转换为电压信号。
在测量过程中，将被测信号与参考信号进行相位比较，得到相位差信号。
通过分析相位差信号的统计特性，可以得到相位噪声的功率谱密度（PSD）。
2.测量步骤（1）连接被测信号和参考信号：将信号输入到相噪仪，并连接参考信号源。
（2）设置参数：根据被测信号的频率范围和噪声特性，设置相噪仪的相关参数，如带宽、积分时间等。
（3）开始测量：启动相噪仪，进行自动测量。
（4）读取数据：测量完成后，读取相位噪声的PSD曲线。
3.测量注意事项（1）确保被测信号和参考信号的质量，避免引入测量误差。
（2）在测量过程中，避免电磁干扰和振动影响。
（3）合理设置相噪仪的参数，以获得较高的测量精度。
三、相噪仪在实际应用中的重要性相噪仪在通信、雷达、导航等领域的实际应用具有重要意义。
通过测量和分析相位噪声，可以评估无线电设备的性能，如稳定性和可靠性。
此外，相噪仪还可用于优化系统设计，提高信号传输质量和接收灵敏度。
在工程实践中，相噪仪为无线电设备的研发和生产提供了有力保障。
四、未来发展趋势与应用前景随着科技的不断发展，对无线电设备性能的要求越来越高。
未来，相噪仪将朝着更高精度、更宽频率范围、更多功能的方向发展。
相位噪声
引言频率合成技术就是把一个或者多个高稳定度、高准确度的参考频率，经过各种信号处理技术，生成具有同等稳定度和准确度的各种离散频率。
频率合成器是无线传输设备中的核心部件，无论无线传输设备采用哪种变频体制，都离不开频率合成器。
发射机利用频率合成器把基带信号上变频，搬移到设置的无线传输频率，通过天线发射出去；与之相反，接收机利用频率合成器把天线接收的无线信号下变频，变为基带信号，再进行解调等后续处理。
频率合成器件的主要性能指标：①频率范围（带宽）；②频率分辨率；③频率转换时间；④频率准确度和稳定度；⑤频谱纯度（主要影响因素是相位噪音和寄生干扰）。
相位噪声的概述频率源的相位噪声是一项非常重要的性能指标，它对电子设备和电子系统的性能影响很大，主要影响系统的门限性能和邻道干扰，特别在低速率和高阶调制体制中。
从频域看它分布在载波信号两旁按幂律谱分布。
用这种信号不论做发射激励信号，还是接收机本振信号以及各种频率基准时，这些相位噪声将在解调过程中都会和信号一样出现在解调终端，引起基带信噪比下降。
在通信系统中使话路信噪比下降，误码率增加；在雷达系统中影响目标的分辨能力，即改善因子。
接收机本振的相位噪声，当遇到强干扰信号时，会产生“倒混频”使接收机有效噪声系数增加。
所以随着电子技术的发展，对频率源的相位噪声要求越来越严格，因为低相位噪声，在物理、天文、无线电通信、雷达、航空、航天以及精密计量、仪器、仪表等各种领域里都受到重视单独提相位噪声来谈频率合成器的实现没有任何实际意义，因为涉及频率合成器的指标还有输出频率、频率步进、频率转换时间、工作带宽、体积、功耗等相关因索，只有综合考虑这些因素，才能优选最佳方案。
例如在跳频通信中，频率转换时间和工作带宽是2个重要指标，微波频段的接力通信中频率合成器输出较高的频率是设计的难点，当体积、功耗受限时，方案和器件的选择也会受限。
有时频率合成器的要求太高，可以考虑优化系统的方案，如变频方式、频率步进配置等相位噪声的定义和含义相位噪声是频率域的概念相位噪声（Phase noise）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。
相位噪声基础及测试原理和方法
摘要：相位噪声指标对于当前的射频微波系统、移动通信系统、雷达系统等电子系统影响非常明显，将直接影响系统指标的优劣。
该项指标对于系统的研发、设计均具有指导意义。
相位噪声指标的测试手段很多，如何能够精准的测量该指标是射频微波领域的一项重要任务。
随着当前接收机相位噪声指标越来越高，相应的测试技术和测试手段也有了很大的进步。
同时，与相位噪声测试相关的其他测试需求也越来越多，如何准确的进行这些指标的测试也愈发重要。
1、引言随着电子技术的发展，器件的噪声系数越来越低，放大器的动态范围也越来越大，增益也大有提高，使得电路系统的灵敏度和选择性以及线性度等主要技术指标都得到较好的解决。
同时，随着技术的不断提高，对电路系统又提出了更高的要求，这就要求电路系统必须具有较低的相位噪声，在现代技术中，相位噪声已成为限制电路系统的主要因素。
低相位噪声对于提高电路系统性能起到重要作用。
相位噪声好坏对通讯系统有很大影响，尤其现代通讯系统中状态很多，频道又很密集，并且不断的变换，所以对相位噪声的要求也愈来愈高。
如果本振信号的相位噪声较差，会增加通信中的误码率，影响载频跟踪精度。
相位噪声不好，不仅增加误码率、影响载频跟踪精度，还影响通信接收机信道内、外性能测量，相位噪声对邻近频道选择性有影响。
如果要求接收机选择性越高，则相位噪声就必须更好，要求接收机灵敏度越高，相位噪声也必须更好。
总之，对于现代通信的各种接收机，相位噪声指标尤为重要，对于该指标的精准测试要求也越来越高，相应的技术手段要求也越来越高。
2、相位噪声基础2.1、什么是相位噪声相位噪声是振荡器在短时间内频率稳定度的度量参数。
它来源于振荡器输出信号由噪声引起的相位、频率的变化。
频率稳定度分为两个方面：长期稳定度和短期稳定度，其中，短期稳定度在时域内用艾伦方差来表示，在频域内用相位噪声来表示。
2.2、相位噪声的定义以载波的幅度为参考，在偏移一定的频率下的单边带相对噪声功率。
这个数值是指在1Hz的带宽下的相对噪声电平，其单位为dBc/Hz。
频率源相位噪声测量研究
频率源相位噪声测量研究洑小云【摘要】噪声带给震荡信号的相位以及频率是不断发生变化的,在频率源的内部会产生一定的调制作用,所以当对频率源进行向外输出的时候,总会产生相位和频率上下起伏的现象.受噪声调制的影响导致的相位或者频率的起伏现象,一般被称之为频率稳定度,实质确实代表着频率的不稳定的程度.在时间域以及频率域中,频率稳定度的表现形式也是不同的,例如在时间域中输出的信号频率随时间而变化,而在频率域中则不仅仅表现为一根直线了,会在信号谱两侧出现相应的噪声边带.本文对频率源相位噪声测量进行初步的探讨.【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2015(000)020【总页数】2页(P99-100)【关键词】频率源;相位噪声;测量【作者】洑小云【作者单位】中国电子科技集团第三十六研究所浙江嘉兴 314001【正文语种】中文洑小云中国电子科技集团第三十六研究所浙江嘉兴 314001【文章摘要】噪声带给震荡信号的相位以及频率是不断发生变化的，在频率源的内部会产生一定的调制作用，所以当对频率源进行向外输出的时候，总会产生相位和频率上下起伏的现象。
受噪声调制的影响导致的相位或者频率的起伏现象，一般被称之为频率稳定度，实质确实代表着频率的不稳定的程度。
在时间域以及频率域中，频率稳定度的表现形式也是不同的，例如在时间域中输出的信号频率随时间而变化，而在频率域中则不仅仅表现为一根直线了，会在信号谱两侧出现相应的噪声边带。
本文对频率源相位噪声测量进行初步的探讨。
频率源；相位噪声；测量1.1短稳测量概述所谓的时域测量，指的是在采样时间已经指定的情况下，对频率源进行连续不间断的测量，根据测量的结果计算出平均的频率，最后计算ay(T)，也就是阿伦方差的平方根。
在计算的时候，最早采用的方法就是直接计数器的方法，这种方法也是最简单的一种方法，也叫做直接测频法。
受死时间以及计数器分辨能力的双重影响，在很长一段之间内这种方法都没有得到大范围的采用。
晶振相位噪声指标
晶振相位噪声指标摘要：I.晶振相位噪声指标简介A.晶振的基本概念B.相位噪声的定义C.晶振相位噪声指标的重要性II.晶振相位噪声的测量方法A.相位噪声谱的测量B.相位噪声的计算方法III.晶振相位噪声指标的应用A.通信领域B.精密计时领域C.射频领域IV.提高晶振相位噪声指标的方法A.改进制造工艺B.优化电路设计C.选择合适的材料V.结论正文：晶振相位噪声指标是评价晶振性能的重要参数，它直接影响着晶振在各个领域的应用。
本文首先介绍了晶振相位噪声指标的定义和重要性，然后详细阐述了晶振相位噪声的测量方法和计算方法，接着探讨了晶振相位噪声指标在通信、精密计时和射频等领域的应用，最后提出了提高晶振相位噪声指标的方法。
晶振是一种能够产生稳定振荡信号的电子元件，广泛应用于通信、计时、射频等领域。
相位噪声是衡量晶振振荡信号质量的重要指标，它反映了晶振输出信号相位的随机波动程度。
晶振相位噪声指标越低，说明晶振输出信号的相位波动越小，信号质量越高。
晶振相位噪声的测量方法主要有相位噪声谱的测量和相位噪声的计算方法。
相位噪声谱的测量是通过频谱分析仪等仪器设备，对晶振输出信号的相位噪声进行频谱分析，得到相位噪声谱。
相位噪声的计算方法则是根据晶振的物理模型，通过计算晶振各个噪声源的贡献，得到晶振的相位噪声。
晶振相位噪声指标的应用领域广泛。
在通信领域，晶振相位噪声指标的高低直接影响着通信系统的性能，例如信号传输的误码率、信噪比等。
在精密计时领域，晶振相位噪声指标的高低决定了计时系统的准确性和稳定性，例如GPS 卫星导航系统的时钟精度。
在射频领域，晶振相位噪声指标的高低对射频信号的质量和射频系统的性能也有重要影响。
提高晶振相位噪声指标的方法主要包括改进制造工艺、优化电路设计、选择合适的材料等。
通过改进制造工艺，可以降低晶振内部的噪声源，提高晶振的相位噪声指标。
通过优化电路设计，可以降低电路噪声对晶振相位噪声的影响。
第4讲：噪声测量方法
现代微波与天线测量技术第三讲：微波噪声测量方法（续）彭宏利博士2008.09微波与射频研究中心上海交通大学－电信学院－电子工程系1. 噪声测量方法（续）1.1. Y 系数法Y 系数定义二端口网络输入端输入资用噪声功率B KT 1和B KT 2（12T T ≥），网络输出端口的资用噪声功率1out N 和2out N ，Y 系数定义为ee out out T T T T N N Y ++==1212并且， ()01211T Y YT T F −−+=Y 系数测量法是测量噪声的一种典型方法。
Y 系数测量法测量的基本思路：基于Y 系数测量导出噪声系数或者等效噪声输入温度系数三个假设条件（1） 在测试频带内，待测网络为线性网络，资用功率和等效噪声输入温度系数均为常数。
（2） 噪声源的热态和冷态等效噪声输入温度系数为已知常数。
源阻抗与待测网络匹配。
（3） 测量功率计在待测频段为线性功率响应，且无噪声、无反射。
I. 直接测量法 热态和冷态噪声源向待测网络输入已知的资用噪声功率，用功率计测量待测网络输出的噪声功率，得到Y 系数。
()()()()Δ+−−==110log 1010log 10Y dB ENR F dB F （1）Δ为测试温度偏离290K 时的修正值，一般可以忽略。
()()110log 1012−=T dB ENR画图5.9II. 等功率指示法在Y 系数测量法中，等功率指示法精度最好。
方法：在冷态T1，将衰减器置于A1（dB ），使指示器有合适的指示置S1，再接入热态T2，增加衰减器的衰减量至A2（dB ），使指示器恢复到原指示置S1，Y系数为()10/10/101012A A A Y ==− （2）画图5.10III. 3dB 法普遍采用3dB 法方法：在冷态T1，不接入3dB 衰减器，使指示器有一个合适的指示置Nout,记下可变精密衰减器衰减值A1。
在热态T2，接入3dB 衰减器，使指示器恢复指示置Nout ，则有Y=2，记下可变精密衰减器衰减值A2。