频谱分析仪相位噪声测量原理
频谱仪测噪声系数测试方法
频谱仪测噪声系数测试方法噪声系数是指在信号传输过程中，信号与噪声的比值，是评估通信系统性能的重要指标之一。
因此，测量噪声系数在通信系统设计和优化中具有重要意义。
本文将介绍一种基于频谱仪的噪声系数测试方法。
一、噪声系数的定义噪声系数是衡量信号传输中信噪比的一种指标，通常用dB表示。
它是指在信号传输过程中，输入端信噪比与输出端信噪比之比，即： Nf = (SNRin / SNRout)dB其中，SNRin是输入信号的信噪比，SNRout是输出信号的信噪比。
噪声系数是一个无单位的数值，它越小，表示信噪比损失越小，系统性能越好。
二、频谱仪测噪声系数的原理频谱仪是一种用于测量信号频谱特性的仪器，它可以将信号分解成频率分量，并显示在频谱图上。
在信号传输过程中，噪声会在各个频率分量上产生，因此通过频谱仪可以直接测量出信号的噪声功率谱密度。
在此基础上，可以计算出输入信噪比和输出信噪比，进而计算出噪声系数。
三、频谱仪测噪声系数的步骤1. 连接设备将频谱仪和被测系统连接，确保信号传输通畅。
频谱仪应该与被测系统在同一电源下，以避免地线干扰。
2. 设置频谱仪参数根据被测系统的信号特性，设置频谱仪的参数。
包括中心频率、带宽、分辨率带宽、平均次数等。
3. 测量被测系统的噪声功率谱密度在频谱仪上选择“功率谱密度”模式，启动测量。
记录下被测系统的噪声功率谱密度。
4. 测量输入信噪比在频谱仪上选择“单次扫描”模式，启动测量。
记录下输入信号的功率和噪声功率谱密度，计算输入信噪比。
5. 测量输出信噪比在频谱仪上选择“单次扫描”模式，启动测量。
记录下输出信号的功率和噪声功率谱密度，计算输出信噪比。
6. 计算噪声系数根据输入信噪比和输出信噪比，计算噪声系数。
公式如下：Nf = (SNRin / SNRout)dB四、注意事项1. 频谱仪的选择应根据被测系统的信号特性和测试需求来确定。
2. 在测量过程中，应注意防止干扰和误差的产生。
如地线干扰、环境噪声等。
应用频谱分析仪测量相位噪声
） 定义为 ： 偏离载波一定频率 （ ） 处， 在１ Ｈ ｚ
带宽 内的相位调制边带功率 （ Ｐ Ｓ Ｓ Ｂ ） 与总的载波信 号功率（ Ｐ Ｃ ） 的 比值 ：
３ 用频谱分析仪测量相位噪声
３ ． １ 频谱 分 析仪
￡ ） ＝ 竖 查麈
Ｐ （ １ ｎ ｚ ）
Ｐｃ
些
频谱分析仪一般采用超外差式 的实现模式如图 ２ 所示 ， 射频输 入信号 （ 载波 ） Ｆ ｉ ｎ进入频谱 分析仪 后， 经过对镜像起抑制作用 的低通滤波器后 与高纯 度的合成本振 Ｆ Ｌ Ｏ进行混频 ， 得到适合进行处理的 中频信号 Ｆ Ｉ Ｆ ， 中频信号经过增益调理 、 分辨率带宽 滤波、 包络检波 和视频滤波输出， 经取样后进入模数
较繁琐 ， 因而难 以满足用户对信 号相位噪声实 现方 便、 快捷地测量的要求 。
另一方面 ， 频谱分析仪作 为对频域信号进行 分 析和处理的专业测量仪器 ， 随着低相噪频率合成 以 及低噪声信号通道 等相关技术 的快速发展 ， 其本底 相位噪声 和动态范 围、 分辨力、 灵敏度等方面的性能 得到不断的改善 ， 已经能够满足绝 大部分情况下 用 户对相位噪声的测 试要求 ， 且测 试过程也越来越 方 便。
号源内部的随机噪声会对信号产生寄生调制而引起 幅 度和相 位 的瞬时 起伏 ：
ｔ ， （ ｔ ） ＝［ ＋ ０ （ ｔ ） ］ ｓ ｉ ｎ Ｅ ２ ｃ ｒ ｆ ｏ ｔ ＋ （ ｆ ） ］ 式中： 口 （ ｔ ） ——瞬时幅度起伏 ，
（ ｔ ） ——瞬时相位起伏 。 对于通常的系统 ， 由于混频器 之类的限幅器件
（ ｔ ）＝Ｖ ｏ ｓ ｉ ｎ ２ ｃ ｒ ｆ ｏ ｔ
图 １ 在 频域 中相 位噪声表现为载波两侧的噪声边带
频谱分析仪在相位噪声测量中的应用
一
在宇航 测控 、 雷达 、 通讯 等应 用工程 中 ， 由 于（ 短期 ） 频率稳 定 度直 接 影 响到 测速 、 距 、 测
定位的准确度和数字通讯的误码率。比如测 距频率 变化 ０７ ｚ 至少 带 来 １厘 米 的 测量 ．Ｈ 将
目 ， 前 信号的分析主要从时域、 频域、 调制 域三方面进行。频域 测量分析方法是观测信 号 幅度 （ 或 能量 （ ２ 与 频 率 的关 系 。无线 Ｖ） Ｖ ）
电的众多测量任务之一就是频域 中的信号检
测， 因而把 信号 的能 量分布 情况 作为 频率 的函
视并得到深入研 究的一个参量。本文探讨 的
示 的边带 噪声 即为相 位 噪声 。
３ 相位 噪声
测量方法等内容的基础上 ， 提出了直接用频谱 分析 仪测 量相 位 噪声 亦 即直 接 频谱 仪法 。频 谱分析仪在相位噪声测量中是一种应用较普 及， 同时 ， 也是计 量检定／ 校准 人员 或测 试工 程
一
３ １ 相 位 噪声 的定义 ．
率谱密度 ） 与载波功率 的比值 ， 用￡ （） ｆ表示 ，
单位为 ｄ ｃ Ｈ ． Ｂ／ ｚ。其表达式可 由式 （ ） １ 表示 。
Ｐｃ
析仪上直接显示单边带相位噪声￡ （） ｆ的测量
值， 而且还可 以 同时准确 地显示其 他离散 信 号， 尤其是在微 米、 毫米波段 更具有 简单、 灵 活、 易用的特点 ， 因而在实际测试 中得到 了广 泛应用。其基本测量原理框 图如 图 ２ ａ ｂ ． 、 所
是 利 用频谱分 析仪 （ 即直接 频谱 分 析仪 法 ） 在
相位噪声测量中的实际应用。 关 键词 频谱 分 析仪 相 位 噪 声 相 位
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。
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。
频谱分析仪相位噪声测量原理(图文)
频谱分析仪相位噪声测量原理(图文)论文导读：相位噪声是衡量信号源频稳质量的主要技术指标，专用的相位噪声测试系统设备量庞大，价格昂贵，用频谱分析仪测量相位噪声是一种简单直接的测量方法，而频谱分析仪作为通用的测量仪器，广泛应用于普通实验室和雷达、通信、电子设备的生产使用中。
针对某频谱仪开发的相位噪声测试选件不仅能为用户自动完成相位噪声测量功能，并提供多样化的测试报表，使相位噪声的测量变得简单、快捷。
关键词：频谱分析仪，相位噪声1引言相位噪声是衡量信号源频稳质量的主要技术指标，专用的相位噪声测试系统设备量庞大，价格昂贵，用频谱分析仪测量相位噪声是一种简单直接的测量方法，而频谱分析仪作为通用的测量仪器，广泛应用于普通实验室和雷达、通信、电子设备的生产使用中。
随着现代频谱分析仪性能（动态范围、分辨率、内部噪声）的不断提高，给直接频谱分析法创造了有利条件。
针对某频谱仪开发的相位噪声测试选件不仅能为用户自动完成相位噪声测量功能，并提供多样化的测试报表，使相位噪声的测量变得简单、快捷。
本文重点介绍了用频谱分析仪测量相位噪声的原理与相噪选件的实现。
2相位噪声的基本概念频率稳定度是信号源的重要指标，指在一定的时间间隔内，信号源输出频率的变化。
根据时间间隔的长短可分为长期稳定度和短期稳定度。
短期稳定度在时域表现为在波形零点处的抖动，可以用相对频率起伏（阿伦方差）来描述，在频域则用相位噪声来表征。
一个有幅度和频率起伏的正弦波可表示为：υ（t）= [V0 +a(t)]sin[2πf0t+φ（t）] （1）式中a（t）= 幅度噪声，φ（t）= 相位噪声通常信号源输出的信号都会有调幅噪声a(t) <<V0，它不直接造成频率起伏或相位起伏，不影响频率稳定度，在这里可以忽略不计。
信号的噪声边带主要由调相噪声引起，实际测量中常用单边带相位噪声（SSB）来表示短期频率稳定度，美国国家标准局把SSB相位噪声（L(ƒm)）定义为：偏离载波频率ƒm Hz，在1Hz带宽内一个相位调制边带的功率PSSB与总的信号功率Ps之比，即L(ƒm)= = （2）L(ƒm)是相位噪声最常用的表示形式，通常用相对于载波波段1Hz带宽的对数表示（dBc/Hz）。
频谱分析仪测量相位噪声研究
际上噪声的影响包含幅度和相位上的干扰， 但稳定 工作的振荡源都存在一个幅度稳定机制 ， 噪声影响
就 主要体 现在对 相位 的扰动 上 。
对 于测量 也 可 以从 时域 和 频 域 角 度 考 虑 。在
随后 进 行 混 频 比较 的方 法 测量 相 位 ｌ 声 ， 图 １ 不 。 如 所
测量 是值得 深 入探讨 的课 题 。
０ 引
言
１ 相位噪声和抖动 都
离不开相位噪声的测量 。在实际工作 中对衡量信 号发生器短期频率稳定度最直接 、 最重要指标之一 的相位噪声 ， 如何利用 已有 的测试设备 ， 如何选用 正确的测量方法对其进行准确 、 有效同时又简便地
Ａｂ ｔａ ｔ Ｗ ｉｈ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｅ ｔｏ ｈ ｓ ｏ ｓ ｈ ｏ ｙ ａ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｔｃ ｎ ｌ ｇ ｓｒ ｃ ： ｔ ｈ ｅ ｅｏ ｍ ｎ ｆｐ ａ ｅ ｎ ｉｅ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｕ ｅ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，ｍｏ ｅ ａ ｄ ｒ ｎ ｍ ｏ ｅｎ ｗ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔｓ ｓ ｅ ｓａ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅｂ ｓｃｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｔ ｅ ｒｅ ｌｏ ｈ ｖ ｒ ｅ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｙ ｔｍ ｒ ｅ ｅｏ ｅ ｎ ｈ ａ ｉ ａ ｕ ｅ ｎ ｈ ｏ ｉｓ ａｓ ａ ｅ ｔ ｅｒａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｌｏ ｂ ｓ ｄ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒｅ ｐ ｔ ｔｓｓ ｖ ｒ ｌｍｅｈ ｄ ｆｐ ａ ｅｎ ｉｅｍ ｅ ｓ ｈ ｉ ｄ ａ ｔｇ ｓａ ｄ ａｓ ｅｕ ｅ ． ｉ ａ ｅ ｘ ａｉ ｅ ｅ ｅａ ｔ ｏ ｓｏ ｈ ｓ ｏｓ ａ — ａ ｕ ｅ ｅ ｔ ｉｃ ｓ ｅ ｈ ｒｎ ｉｌ ｆｔ ｅ ｅ ｍ ｅｈ ｄ ｎ ｈ ｉ ｄ ａ ｔｇ ｓａ ｄ ｄｓ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｒ— ｒ ｍ ｎ ，ｄｓ ｕ ｓ ｓｔ ｅ ｐ ｉｃｐ ｅ ｏ ｈ ｓ ｔ ｏ ｓ ａ ｄ ｔ ｅｒａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ｅ ｓ ｅ ｔ ｅｙ Ｉ ｈ ｎ ｐ ｃｉ ｌ ． ｎ ｔ ｅｅ ｄ，ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ａ ｉ ｅ ｐ ｍｅｈ ｄｃ ｒｉｒｗａ ｅ ｆ ｔａ ｉｎ ｖ ｈ ｓ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓｏ ｅ ｅ ｓｌ ｓ ｔｕ ｔ ｏ － ａ ｒｅ ｖ ｉ ｒ ｔ ， ｙ ｌ ｏ ａ ｄａ ａｙ ｅ ｈｓｍ ｅｈ ｄ ｂ ｏｎ ｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｎ ｎ ｌｓ ｓｔ ｉ ｔ ｏ ｙ ｄ ｉｇ ｅ ｐ ｒ ｍ ｎ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｈ ｓ ｏｓ ；ｄ ｌｙ ｌ ｅｍｅ ｈ ｄ ｅ ｏｂ ａ ｅｈ ｄ；ｃ ｒｉｒｗａ ｅｆ ｔａ ｉｎ ｙ ｒ ｓ ｐ ａ ｅｎ ｉｅ ｅａ ｉ ｔ ｏ ；ｚｒ － ｅ ｔ ｎ ｍ ｔｏ ａ ｒｅ ｖ ｉ ｒ ｔｏ ｌ
用频谱仪测量相位噪声的方法
⽤频谱仪测量相位噪声的⽅法谱仪是以领域⽅式对信号参数进⾏分析的仪器，其实质为⼀连续选频式电压表或扫频测试接收机，主要⽤来观察各种已调制信号的频谱、调 制度及信号源的频谱纯度、有⽆谐波 失真、寄⽣调制等。
频谱仪还有⼀种特殊的功能，即相位噪声的测试。
相位噪声是对频率综合器或者是微波信号源的频率稳定度的⼀种度量，是衡量频率源稳定度的重要参数。
在频率分析仪上，信号的所有不稳定度总和(即相位噪声和幅度噪声的总和)表现为载波两侧的噪声边带，通常当已知幅度噪声远⼗相位噪声时(⼩于 10dB)，在频谱仪上读出的边带噪声即为相位噪声。
应该指出。
不同场合对相位噪声的要求不同，测量⽅法也不同。
典型的测试⽅法已有相应的测试设备。
⽤频谱仪测相位噪声的⽅法为简易的⼀种⽅法，仅适合于要求不⾼的场合，同时也是⼴泛应⽤和⼗分有效的⽅法，其特点为简单，易操作。
⽤频谱仪直接的测量⽅法为：相位噪声的定义偏离载频 f 处(f 为指定频偏)，单边带相位噪声功率密度(即单边带内 lH2 带宽内的功率)与载波功率之⽐。
在频谱仪上偏离指定频偏处。
得到的是在等效带宽内 B 的总噪声功率电平 Pssb，须将分辩率带宽转换到1Hz 的等效噪声功率带宽， ⽤公式 B＝l 0lgl·2RBW／1Hz 表⽰，加上频谱仪的修正因⼦ 2·5dB。
⽤频谱直接测量相位噪声时，修正后的公式为：1P(f)＝Pssb／Ps-101g1·2RBW／1Hz+2·5式中：Pssb：指定偏移频率处，带宽⼀定时的⼀个边带的噪声功率电平Ps：载波的功率电平单位为：dBc／Hz下⾯是⽤ Agilent 89440A频谱仪(O-1·8GHz)测试 FLUKE 公司的 607lA 合成源某⼀信号的相位噪声过程的图表。
测试步骤：1、设置中⼼频率 CENTER 使被测信号靠近屏幕的左侧或中⼼。
2、设置参考电平 REF LEVEL 略⼤于或等于载波信号的幅度。
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相位噪声测量
成都信息工程学院
微波测量技术
2
噪声
• 白噪声（white noise）
• 是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。 所有频 率具有相同能量的随机噪声
• 高斯白噪声（WGN）
• 高斯白噪声的概念."白"指功率谱恒定;高斯指幅度取各 种值时的概率p (x)是高斯函数.
• 加性高斯白噪声（AWGN ）
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频谱分析仪法的缺点与局限性
由于1Hz FFT滤波器形状带来的载波泄漏
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频谱仪测量相位噪声的误差源
1. 当测量结果和频谱分析仪的固有指标可以相比拟时，校正 频谱分析仪相位噪声带来的影响 。 举例： 如果测量结果比固有指标 高3dB，那么，测量的相 位噪声应该修正3dB。
Dcorr:
RMS-检波器 (VBW > 3 ·RBW, 无平均):
取样检波器 (VBW < RBW):
Dcorr = 0 dB
Dcorr = 2.5 dB
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频谱分析仪法
参考信号
D 95.78 dB
显示300kHz频率偏移的相 位噪声-130.72 dBc/Hz = D – 10 * log RBW
杂散发射 邻信道功率泄漏 高次谐波
直接显示相位噪声（当调幅噪声忽略不计时）
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频谱分析仪法的缺点与局限
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频谱仪模式的不足和局限性
无法区分调幅噪声和相位噪声
灵敏度受仪器固有的相位噪声限制
无载波抑制
小频偏时测量范围受分辨率带宽和滤波器选择性所 限制 动态范围有限
噪声边带
动态范围 受限于 压缩/噪声
显示平均噪声电平
100 kHz to
1 MHz
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雷达应用 – 指示运动目标
高的相位噪声引起目标判断混淆
目标反射信号
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频谱分析仪测量方法
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相位噪声测量结果
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相位噪声测量
• 相位噪声是描述信号质量的重要指标 • 单边带相位噪声（SSB）
• 是指相对于载波一定频偏处的1Hz带宽内的能量与 载波电平的比值，相应的单位为dBc/Hz
LC
1Hz LPN fo foff
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直接频谱分析
1. 测量载波功率 P0 2. 测量某一频偏 fm 处的噪声功率 3. 结果:
L( f m ) P0 ( Pnoise , f m
Bnoise 10 log( ) Dkorr ) Hz
P0:
Bnoise:
载波功率
Pnoise,fm: 频偏 fm 处的噪声功率 分辨率滤波器噪声带宽
FSIQ7 (spec)
specification
typical
1
10
100
1000
10000
carrier offset /kHz
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噪声边带
相位噪声
噪声边带降低对不等幅信号的分辨率
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动态范围
动态范围依赖于到载波的间距
动态范围
受限于噪声边带 dBc/Hz
其中Φ(t)是随时间而变的相位起伏， 也就是相位噪声
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噪声边带
表示频谱分析仪本振短期不稳定度。
混频过程将任何本振不稳定性变换为混频分量。 噪声边带常用dBc/Hz表示（相对载频1Hz带宽内 的功率）。噪声边带又称相位噪声。
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谢谢大家!
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频谱仪测量相位噪声的误差源
2. 频谱分析仪的线性误差 3. 参考电平设置的不确定误差（如果测量过程中参考电 平有调整） 4. 衰减器切换不确度（如果测量过程中衰减器有调整） 5. 频率响应误差（频率偏移大于 100 kHz) 5. 带宽的不确定性 (因为计算单位为 dBc/Hz)
频率偏移 300 kHz
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剩余噪声的计算
相位噪声显示的是单边带噪声密度 L(f):
S ( f ) 是相位波动的频谱密度
S ( f ) L( f ) 10 log10 2 Pnorm ( f ) 10
L( f ) 10
dBc/Hz -> W/Hz: 剩余调相
rms 2 Pnorm ( f ) df
f1
f2
f2
剩余调频
DFrms 2 f 2 Pnorm ( f )df
f1
抖动
jitterrms
rms 2f osc
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频谱分析仪法的优点ຫໍສະໝຸດ 测试设置简单、快捷 频率偏移范围大 (高达 1 GHz) 可以测试很多信号源的特性
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噪声边带对整机性能的影响
测量频率的下限 频率分辨率
灵敏度
动态范围
被测信号的相噪
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单边带相位噪声
phase noise / dBc/(1 Hz)
-70 -80 -90 -100 -110 -120 -130 -140 -150 -160 -170 0.1
从统计上而言是随机无线噪声，其特点是其通信信道上 的信号分布在很宽的频带范围内。
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相位噪声
• 一纯净的正弦信号可表达为： V(t)=Vssin2πf0t • 由于噪声的存在，该信号的相 位是随时间随机变化的，因此 该信号可表达为 • V(t)=Vssin[2πf0t+Φ(t)]