相位噪声的测试方法
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。
雷达测试指标方法和步骤
雷达测试指标方法和步骤一、噪声系数的测试方法：测量噪声温度T N 计算系统噪声系数N F计算公式：N F =10]1290lg[N T测量数据与计算结果：步骤：（可同时做滤波前后功率比估算地物对消能力） 1、 开启发射机、接收机，运行RDASC 程序2、 等RDASC 标定完毕，并且在STATUS 显示STBY 的时候，在RDASC界面的Stae 菜单选择off-line-operater 命令采集噪声（每采集一次发射机都会发出和启动RDASC 作标定时一样的响声，等响声停止后，可在RDASC 界面上的performance （性能）页面的Receive/SignalProcessor 中的SYSTEM NOISE TEMP 项读出噪声的值。
3、 停止测试时，先在RDASC 界面的State 菜单选择standby ，等STASTUS 显示STBY 时可以在Control 菜单中选择Exit 退出，也可以在State 菜单下直接选择Operater 运行RDASC 。
4、 将每次读出的噪声值代入给出的公式即可算出噪声系数。
二、系统的动态性测试方法：用机信号源输出的测试信号注入接收机前端，信号处理器输出读数。
动态特性曲线输入值（dBm）拟合直线斜率：拟合均方根误差：上拐点：下拐点：动态围(线性精度±1dB)：步骤：1、在做系统动态时，先将发射机和饲服系统关闭，让接收机保持开启状态。
2、在cb-test-plaform文件夹里打开DYN.exe，先Load PSP，然后电击Dynamic Range。
3、当计数从0~103时完成一次，点击弹出对话框中的“确定”按钮可以继续做。
动态测试的数据存在cb-test-plaform文件中的Dynamic_show文件里。
5、将Dynamic_show文件里的数据按以下步骤操作：a：将选择的数据粘贴到机模板数据的sheet3的C列：然后将该列复制到sheet150Db处在图表处可看图，点“低端”，右键点击曲线在序列中分别选择实测直线和拟合直线的数据围并把“分类X轴标志T”的长度跟直线围设成一样的长度。
脉冲调制信号相位噪声测试
脉冲调制信号相位噪声测试方法安捷伦科技有限公司技术指南相位噪声参数是评估连续波信号频率短期稳定度的重要指标，相位噪声性能的好坏会对电子系统的整体性能有重要影响，例如雷达系统的作用距离，目标分辨率，数字通信系统的误码率等都和系统频率源的相位噪声有关。
在雷达系统和TDMA系统中，发射的信号都为脉冲形式的突发信号，测试中需要在系统的工作状态下进行频率源性能测试，这就要求在脉冲调制状态下测试频率源输出信号的相位噪声。
当信号被脉冲调制后，信号的功率谱特性会发生变化，图1为典型的脉冲调制信号的功率谱，频谱特性为按脉冲重复频率（PRF）为等间隔的离散频谱，频谱形状为sinx/x辛格函数包络，频谱包络的过零点位置为脉冲宽度的倒数（1/τ）。
脉冲调制后信号的相位噪声的频域特性同样会发生变化。
图1：脉冲调制信号功率谱特性连续波信号相位噪声反映在频谱上为偏离载波频率的噪声边带，通过单边带相位噪声指标（SSB phase noise）能对该参数进行定量描述。
当信号被脉冲调制后，载波的相位噪声边带会和重复频率位置的频谱成份噪声边带发生混叠，整个噪声边带的功率分布还会受到脉冲调制信号功率谱的sinx/x辛格函数的影响。
脉冲调制信号的频谱特性能决定了脉冲调制信号相位噪声测试时，最大测试频偏需范围需要小于脉冲重复频率一半，超过这个范围会受调制边带噪声的影响。
脉冲重复频率连续波信号相位噪声频谱特性脉冲调制信号相位噪声频谱特性图2：脉冲调制信号相位噪声频谱特性连续波信号相位噪声时域特性脉冲调制信号相位噪声时域特性图3：脉冲调制信号相位噪声的时域特性相对连续波形式点频信号相位噪声测试，脉冲调制形式的信号相位噪声测试需要测试仪表具备相应的能力来完成测试，针对脉冲调制信号相位噪声的测试要求，工程上可以采用鉴相法和频谱分析仪测试方法来测试脉冲调制信号的相位噪声。
这两种方法测试原理不同，可以适应不同类型和脉冲参数的被测试频率源的测试要求。
表格1给出这两种脉冲调制信号相位噪声测试方法的技术特点说明。
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。
微波信号频谱相位噪声和功率测量实验报告
近代微波测量实验报告<一）一、实验名称：微波信号频谱、相位噪声和功率地测量二、实验目地：1.了解微波测试用频谱仪地组成、构造和工作原理2.掌握微波信号源和频谱分析仪地使用方法3.利用微波频谱分析仪测试微波信号频谱、功率和相位噪声三、实验器材：微波信号源一台、微波频谱分析仪一台、同轴电缆一根四、实验原理：相位噪声是衡量频率标准源(高稳晶振、原子频标等>频稳质量地重要指标,随着频标源性能地不断改善,相应噪声量值越来越小,因而对相位噪声谱地测量要求也越来越高.b5E2RGbCAP无源和有源器件中地噪声一般有热噪声、闪烁噪声<1/f噪声）、散粒噪声、周期稳态噪声.相位噪声是用来表征一个信号源地短期频率稳定度地.在频域中,相位噪声表征噪声对输出信号相位地扰动,其定义为在偏移载波频率Δω处地单位带宽内地单边带噪声谱与载波功率之比.p1EanqFDPw 五、实验内容观察不同衰减设置下信号地变化、观察不同RBW带宽设置对信号频谱地影响；测试信号源输出信号地相位噪声；存储测试数据并进行分析.DXDiTa9E3d六、实验步骤一、正确连接信号源与频谱仪二、对信号源进行设置,输出所需地单频信号,信号源按键DIAGR--Baseband--Multicarrier CWRTCrpUDGiT三、对频谱仪进行适当设置,频谱仪按键AMPT--RF Atten Manual观察不同衰减设置下信号地变化5PCzVD7HxA四、频谱仪按键BW--Res BW Manual,观察不同RBW 带宽设置对信号频谱地影响五、频谱仪按键MKR--Phase Noise Ref Fixed,测试信号源输出信号地相位噪声<偏离10KHz、100KHz、1MHz、10MHz）jLBHrnAILg六、纪录测试数据并进行分析.七、实验结果：测得中心频率f0=3GHz,输入-10dBm时,测得输出为-11.69dBm.1、偏离10kHz<设置span为50k,RBW为300Hz）相噪：+10kHz处-101.21dBc/Hz；-10kHz处-98.17dBc/Hz2、偏离100kHz<设置span为500k,RBW为3kHz）相噪：+100kHz处-101.96dBc/Hz；-100kHz处-102.06dBc/Hz 3、偏离1MHz<设置span为3M,RBW为30kHz）相噪：+1MHz处-115.61dBc/Hz；-1MHz处-114.32dBc/Hz4、偏离10MHz<设置span为50M,RBW为100kHz）相噪：+10MHz处-128.54dBc/Hz；-10kHz处-130.16dBc/Hz 八、讨论：1.在一定条件下,衰减器衰减量每增加10dB,频谱仪显示噪声电平提高10dB.因此,要提高频谱分析仪地灵敏度需要将衰减设置得尽可能小,以降低噪声电平地值,使得信号不被噪声淹没.2.分辨率带宽是频谱仪测量参数中非常重要地一项.频谱仪在对两个频率相近地待测信号进行描述时,若两信号幅度也相似,则响应特性曲线顶部可能重迭在一起,表现为单一信号；若两信号幅度一大一小,则小信号有可能被大信号淹没,无法分辨出来.只有当两个信号地频率间隔大于或等于分辨率带宽时,频谱仪才能够正确地显示出它们.xHAQX74J0X近代微波测量实验报告<二）姓名：贾淑涵学号：201822020648 实验时间：2018年3月18日一、实验名称：滤波器响应曲线测试二、实验目地：1.了解微波测试用频谱仪地组成、构造和工作原理2.掌握微波信号源和频谱分析仪地使用方法3.在没有矢量网络分析仪地情况下利用,微波信号源和微波频谱分析仪测试滤波器地响应曲线,观察滤波器插损、3dB带宽和带外抑制特性LDAYtRyKfE三、实验器材：微波信号源一台、微波频谱分析仪一台、带通滤波器一只、低通滤波器一只、同轴电缆两根四、实验原理：滤波器是一种选频装置,可以使信号中特定地频率成分通过,而极大地衰减其它频率地成分.滤波器地性能指标通常有以下几项：1、截至频率：一般指衰减增加到某一确定值时地频率,如增加3dB时地频率,称为3dB截止频率.2、带宽BW：对于带通滤波器而言,也指衰减加大到某一确定值时地频率范围,如称为1dB通带带宽或1dB阻带带宽.带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分地能力——频率分辨率.Zzz6ZB2Ltk3、回波损耗<Reflection Loss缩写RL）：回波损耗是描述滤波器性能地一个敏感参数,同时回波损耗<RL）、驻波系数<VSWR）和反射系数<）三个参数是相关地,通常用来表征滤波器反射特性.回波损耗地公式定义以及三者之间地dvzfvkwMI14、带外抑制<Rejection缩写RJ）：在给定地频率下,带外信号地插入损耗大于最小带内信号地插入损耗地数值.rqyn14ZNXI5、带内波动：指通带内信号地平坦程度,即通带内最大衰减与最小衰减之间地差别,一般用dB表示.6、品质因数Q：描述滤波器地频率选择性地强弱,分有载和无载两种情况.五、实验内容一、带通滤波器测试1. 带通滤波器截止频率2. 带通滤波器带外抑制30dB处频率点3. 带通滤波器袋内波动二、低通滤波器测试1. 低通滤波器截止频率2. 低通滤波器带外抑制30dB处频率点3. 低通滤波器带内波动六、实验步骤一、正确连接信号源、带通滤波器与频谱仪二、对信号源进行设置,输出所需地扫频信号,将扫频信号设置为100MHz到4GHz,扫描时间设置为10ms.EmxvxOtOco三、对频谱仪进行适当设置,设置RBW为1MHz,SWT为5ms,Ref 为0dBm,Att为20dB,VBW为3MHz.SixE2yXPq5四、将频谱仪地Trace设置为maxholder,扫频,观察滤波器地响应曲线.五、待曲线出现后,观察曲线.六、移动marker,读取带通滤波器地两个截止频率点,计算出中心频率.七、移动marker,读取通带两边衰减30dB处地频率点.八、移动marker,在通带内寻找最高及最低点,分别读取其功率值,计算得出带内波动.九、设置频谱分析仪,在Trace选项里选择writeclear.十、将带通滤波器取下,连接低通滤波器.重新设置信号源及频谱仪,测试滤波器指标.测试方法同带通滤波器.七、实验结果：根据实验步骤正确连接仪器及测试后,可得一下结果：1、带通滤波器测试得带通滤波器左右两个截止频率分别为：1.8483GHz,2.4783GHz.当带外抑制达到30dB时左右两边频率分别为：1.5729GHz,2.6228GHz.带内波动为：-12.8dB~-14.17dB.6ewMyirQFL通过左右截止频率,可算得中心频率为2.1633GHz2、低通滤波器测试得低通滤波器截止频率为：1.3297GHz.当带外抑制达到30dB时频率分别为：1.7176GHz.带内波动为：-10.36dB~-14.59dB.kavU42VRUs八、讨论：1、通过本实验,使我们了解微波测试用频谱仪地组成、构造和工作原理.在实际操作中,掌握微波信号源和频谱分析仪地使用方法,锻炼了我们地动手能力.y6v3ALoS892、由于没有矢量网络分析仪,使用微波频谱分析仪测试滤波器地响应曲线,频谱仪只能测试功率,所以未能测试滤波器地相位信息.M2ub6vSTnP3、通过这次实验,明白了在一定地实验条件及实验要求下,我们可以灵活选择测量仪器来获取所需地数据.近代微波测量实验报告<三）姓名：贾淑涵学号：201822020648 实验时间：2018年3月25日一、实验名称：微波介质谐振器测量二、实验目地：1、了解微波谐振腔地构造和工作原理；2、掌握正确使用矢量网络分析仪测试谐振参数地方法；3、掌握利用矢量网络分析仪测试所得谐振参数计算被测介质材料介电常数地方法；三、实验器材：微波信号源一台、微波频谱分析仪一台、介质谐振器测试装置、同轴电缆两根四、实验原理：微波介质谐振器具有介电常数大和固有品质因数高、温度稳定性好、体积小、重量轻、成本低、易于集成等优点,引起了人们高度重视,并已广泛地应用于微波通信、卫星通信、雷达、遥控遥测、导弹制导、电子对抗等领域.0YujCfmUCw谐振单元地理想模型是被测介质谐振器为圆柱体,其两端面由无穷大良导体金属短路板短路,如图所示.若介质谐振器为非磁性(=1>和较高介电常数材料,则在谐振单元中存在陷模和漏模.陷模地能量主要集中在介质谐振器内及其附近,品质因数Q值较高；漏模地能量将沿半径r方向向外辐射,Q值较低.在谐振单元中,若取圆柱坐标系,并取z为轴向.根据电磁谐振理论,可得谐振单元中陷模TE0mn地特征方程组：eUts8ZQVRd式中和 <n=0,1）分别为第一类贝塞耳函数和第二类变态贝塞耳函数.当测得介质谐振器地结构尺寸和谐振频率后,联立求解式上述式子可得被测介质材料地介电常数.sQsAEJkW5T五、实验内容1.对仪器进行适当地参数设置2.正确连接仪器与谐振腔,选择使用适合地转接头3.测试谐振腔载入被测材料前后地谐振频率和Q值4.存储测试数据并进行分析六、实验步骤一、连接仪器；二、设置矢网扫频带宽为9kHz~6GHz<全频带）,功率为0dBm,点数为401；三、观察谐振峰出现频点,选取较为明显地谐振峰进行测试<将谐振器地上面板上抬,观察各个波峰,往低频段移动地即是我们所要测量地TE011模式地谐振峰）；GMsIasNXkA四、将光标置与选定地谐振峰,其对应频率置为扫描中心频率；五、减小扫描带宽,并保持光标置于谐振峰峰值处；六、重复步骤4-5,直到所显示曲线上下为4dB左右；七、测量谐振频率f0,3dB带宽等参数并作记录,并利用公式计算谐振器Q值.七、实验结果：1. 测得谐振频率f0 为4.776576GHz2. 3dB 功率频点为 4.775463GHz~ 4.777754GHz,3dB带宽为0.002291GHzTIrRGchYzg3.计算谐振器Q值为：Q==f0/Δf=2084.93八、讨论：通过本实验,使我们了解了谐振器地原理及性能指标.在实际操作中,掌握微波信号源和频谱分析仪地使用方法,锻炼了我们地动手能力.7EqZcWLZNX。
射频指标及测试方法
射频指标及测试方法射频指标是指在射频电路设计和测试中用来描述电路性能的参数。
它们包括射频功率、频率、增益、带宽、噪声系数、相位噪声等指标。
下面将介绍几个常见的射频指标及其测试方法。
1.射频功率：射频功率是指射频信号在电路中传输或输出时的功率大小。
常用的射频功率单位有瓦特（W）、分贝毫瓦（dBm）等。
测试射频功率的方法主要有功率计和功率分配器。
-功率计是一种可以测量射频信号功率的仪器。
它通过接收射频信号并测量其功率大小，适用于不同功率级别的测量。
-功率分配器是一种可以将射频信号分配给多个测量点的设备。
它通常包含多个输出端口和一个输入端口，可以将输入信号按照一定的功率比例分配到各个输出端口上，用于同时测量多个信号的功率。
2.频率：频率是指射频信号的振荡频率。
在射频电路设计和测试中，往往需要准确测量射频信号的频率。
常用的测量方法有频谱仪和频率计。
-频谱仪是一种可以将射频信号的频谱显示出来的仪器。
它可以显示出信号的频率分布情况，包括主要的频率成分和谐波成分。
通过观察频谱仪上的显示，可以准确测量射频信号的频率。
-频率计是一种可以直接测量射频信号的频率的仪器。
它可以通过连接到射频电路上，直接读取射频信号的频率值。
3.增益：增益是指射频信号在电路中传输或放大时的信号增强的程度。
在射频电路设计和测试中，测量增益是非常重要的。
常用的测量方法有功率计和射频网络分析仪。
-功率计测量增益的方法是通过测量射频信号的输入功率和输出功率，计算出功率的增益。
-射频网络分析仪是一种可以测量射频电路的传输属性的仪器。
它可以通过测量射频电路的S参数（散射参数），计算出射频信号在电路中的增益。
4.带宽：带宽是指射频信号的频率范围。
在射频电路设计和测试中，测量带宽是评估电路性能的重要指标。
常用的测量方法有频谱仪和网络分析仪。
-频谱仪测量带宽的方法是通过观察频谱仪上的显示，找到射频信号的起始频率和终止频率，计算出频率范围，即为带宽。
-网络分析仪测量带宽的方法是通过测量射频电路的S参数，找到电路的3dB带宽，即为带宽。
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胡为东系列文章之七
相位噪声的时域测量方法
美国力科公司胡为东摘要：相位噪声主要是衡量因信号的相位变化而带来的噪声，在频域中表现为噪声的频谱，在时域中又表现为信号边沿位置的抖动，因此在实际应用中，相位噪声和信号的抖动其实本质是相同的。
本文就将对相位噪声以及TIE抖动（Time Interval Error，时间间隔误差，也叫相位抖动）的概念及相互关系做一简要介绍并详细介绍了使用力科示波器如何测量TIE 抖动并将其转换为相位噪声的。
关键词：力科相位噪声TIE 抖动
一、相位噪声的基本概念
一个时钟信号或者一个时钟信号的一次谐波可以用一个如下的正弦波形来表示：
（），其中为时钟频率，为初始相位，如果为常数，那么的傅里叶变换频谱图应该为一条谱线，如图1中的左图所示，但是如果发生变化，则原本规则的周期正弦信号在变化的过程中将会出现拐点，且频谱也将变得不仅仅是一条谱线，而是可能由分布在时钟频率周围的很多条谱线构成的更为复杂的频谱图，如图1中的右图所示，其中频谱波形在fc附近多出的谱线即为相位噪声谱（或者叫做相位抖动谱）。
因为初始相位的变化而引起的噪声称为相位噪声，因此对于一个正弦时钟信号或者时钟信号的一次谐波来说，在理论上应该是为零的，此时上述公式中的则完全为相位噪声成分。
fc
A
fc
A
图1 正弦信号的频谱（无相位变化以及有相位变化的可能情形）为了更为精确的描述相位噪声，通常定义其为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。
如一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值，即在fm频率处1Hz范围内的面积与整个噪声频下的所有面积之比，如下图2所示。
图2 相位噪声的基本定义
二、TIE抖动的基本概念及其与相位噪声的关系
TIE(Time Interval Error)，时间间隔误差，是指信号的实际边沿与其理想边沿之间的偏差，理想边沿可以为固定频率信号的边沿位置，如100MHZ的信号，那么上升边沿位置就固定在10ns的整数倍位置处；也可以通过CDR（时钟数据恢复）的方法恢复出的时钟作为理想时钟。
如下图3所示，实际时钟信号的每一个实际边沿位置与理想时钟的边沿位置都会做一个比较，它们之间的差值就叫做TIE抖动。
图3 TIE抖动参数的测量方法
如果仔细考虑下TIE抖动参数的定义，会不难发现其实TIE抖动参数也恰恰反映了信号在阈值交叉电平处的相位的变化。
TIE参数和是可以相互转化的，如果用公式表示即为：TIE(i)=(i.Tc)/2πfc，其中TIE(i)为第i个边沿位置处的TIE抖动参数；(i.Tc)为第i 个周期的相位变化；fc为信号频率。
如果以PN(f)表示相位噪声的对数频谱图，那么将上式等式两边分别做FFT及对数运算，则可以得到PN(f)=20，其中F(TIE)为TIE序列的FFT变换并归一化到1HZ。
同样结合RMS的计算公式以及对数的转化关系可推导出某一频段范围内的RMS抖动值和TIE频谱的关系如下：
RMS Jitter(某一频段内) ==
其中H(f)为抖动滤波响应系数（注：上述公式均是针对于双边带信号，下文的相位噪声测量示例是基于单边带信号）。
三、基于示波器的相位噪声测量方法
根据上文的分析，相位噪声是指信号相位的随机性波动的功率谱密度，在频域里相位噪声通常被表达为dBc/Hz。
如果信号的相位噪声值非常小，那么则需要使用具有高动态范围的频域仪器进行测量，才能得到较好的结果。
如果信号的相位噪声在-70dBc(或者结合平均方法为-80dBc)以上，则可以选择使用示波器进行测试。
目前测量相位噪声主要有三种仪器，一是频谱仪，二是示波器，三是专用的相位噪声分析仪。
频谱仪中通常具有相位噪声的
测试项，可以从信号频谱上测量出相位噪声的值并进行适当的修正即可，测试原理即为测试某一指定偏移频率处的功率电平（1Hz带宽内）与载波总功率电平的比值；使用示波器进行相位噪声的测量则是在时域里先测试出抖动，然后再将抖动值按照上述提到的相位噪声与抖动的转换关系转换得到；由于示波器和频谱仪的动态范围有限，因此对于很小的相位噪声很难测试得非常准确。
因此如果需要准确的测试比较小的相位噪声时，则可以选用专门测试相位噪声的相位噪声测试仪。
下面为使用力科示波器对相位噪声的测量方法及步骤：
Step1：在示波器的“Timebase”按钮中选择“Fixed Sample Rate”,并设置一个合理的采样率以确保在信号边沿上采集到足够多的样本点，如图4所示。
图4 使用力科示波器测量相位噪声步骤1 图5使用力科示波器测量相位噪声步骤2 Step2：设置示波器的最小采集窗口时间至少为1ms，这将在FFT频谱中提供1KHz的频率分辨率。
时间窗口越长，FFT频谱的频率分辨率越高（比如说5ms的采集时间窗口将得到200Hz的FFT频谱分辨率），如图5所示。
Step3：如下图所示，对于204.8MHz的时钟信号，为了获得一个很大的捕获时间窗口，我们采集了100M的采样点数，获得5ms的捕获时间窗口，如图6所示。
图6使用力科示波器测量相位噪声步骤3 图7使用力科示波器测量相位噪声步骤4 Step4：测量时钟波形的TIE抖动。
设置输入源为时钟，如图7所示。
Step5：在TIE参数设置栏里的VClock中选择“Find Frequency”，如图8所示。
图8使用力科示波器测量相位噪声步骤5 图9使用力科示波器测量相位噪声步骤6 Step6:对TIE测量参数进行“Track”函数分析，如图9所示。
Step7：关掉PLL并适当微调“Customer Frequency”以获得“Track”函数曲线的最大平坦度，如图10所示。
图10使用力科示波器测量相位噪声步骤7 图11使用力科示波器测量相位噪声步骤8 Step8：对Track曲线进行FFT分析，如图11所示。
Step9：选择FFT参数设置中的“Magnitude”、“V onHann”、“LeastPrime”，并去掉“Suppress DC”选择，如图12所示。
图12使用力科示波器测量相位噪声步骤9 图13使用力科示波器测量相位噪声步骤10 Step10：对抖动的FFT进行Log10运算，如图13所示。
Step11：在“Rescale”运算设置中，选择乘以“20”，然后通过下述公式决定需要增加的常
数：20log10（pi*carrier frequency）。
在本例中，20log10（643398175）=176，在“Rescale”运算设置中输入该常数值，如图14所示。
图14使用力科示波器测量相位噪声步骤11 图15使用力科示波器测量相位噪声步骤12 Step12：使用一个光标放置在相应的相位噪声偏移频率（比如10khz）位置并直接从F4曲线中读出cursor对应的以DBC为单位的相位噪声值。
如本例中的10khz的相位噪声为-109.63dBc，如图15所示。
四、小结
本文简要介绍了相位噪声及其TIE抖动的概念及其相互转换关系，并重点介绍了基于力科示波器是如何测量出TIE抖动并将抖动参数转换为相位噪声的。
五、参考文档
1、Phase Noise and Jitter Requirements for Serial IO Applications,SI time Application Notes
2、Lecroy Step by Step references：How to measure phase noise,Mike Hertz,Lecroy。