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知识点:了解晶振相位噪声仅需5步

作者:知识点:了解晶振相位噪声仅需5步
日期:2020年05月20日 10:06
浏览量:21
 在许多高端通信应用中都会使用到晶振,为了更好地保证设备高效使用,消除相位噪声来保持电子RF电路中强大的频率稳定性非常重要。对于雷达系统中的精确瞄准和其他通信系统中的频谱纯度而言,尤其如此。让我们深入研究一下晶振相位噪声和抖动的含义。这将帮助您更好地了解为什么降低系统的相位噪声非常重要。

  一、什么是相位噪声?

  相位噪声 表示在波形的频域中,由相位(频率)的快速,短期,随机波动组成。这是由时域不稳定性(抖动)引起的。

  确保不要将相位噪声与抖动混淆。抖动 是一种描述晶振在时域中的稳定性的方法。它将所有噪声源组合在一起,并显示它们相对于时间的影响。

  用最简单的术语来说,相位噪声描述了晶振在频域中的稳定性,而抖动则描述了时域中的稳定性。

  二、了解相位噪声的简单五步路径

  要建立对相位噪声的深入了解,请尝试使用此简单的5步过程。一旦理解了这5个步骤,您就会了解造成相位噪声的原因!

  “频谱密度如何在5步过程中与相位噪声相关联?” 这是每个步骤的更多详细信息。

  步骤1:光谱密度

  频谱密度是在频域中信号功率强度的度量。 频谱密度提供了一种有用的方式来表征随机信号的幅度与频率含量。

  在您选择的不同频率间隔上绘制每个频谱密度点时(在本例中为1Hz),您将看到一个如下图所示的图形:

光谱密度

  步骤2:信号功率密度

  所谓的噪声信号功率密度 。从开始到停止的图形的上边带,这称为“单边带”。

信号功率密度

  步骤3:噪声功率密度

  现在,我们可以将单边带的绘制部分称为噪声(高于标称振荡器频率(Fosc)且与谐波无关的任何东西都可以视为相位噪声)。图中此部分的技术术语为“ 噪声功率密度”。由于要查找的范围较大,因此此时我们以dBW(LOG(Watts))为单位测量噪声功率密度。

  步骤4:SSB噪声密度

  当我们结合单边带和噪声功率密度时,实际上是在测量所谓的SSB(单边带)噪声密度。

  步骤5:相位噪声

  最后,我们可以在时域中观察到这一点,然后看到一个“抖动”波形(见图表),我们正在观察“抖动”。因为抖动远小于一个完整周期(请参见图表),所以可以说它是由“相位波动”(而不是频率波动)引起的。由于这些波动是噪声,因此实际上是 相位噪声。

相位噪声

  所以SSB噪声密度=相位噪声,这就是相位噪声的来源!其实很容易理解

  三、什么引起相位噪声?

  高端应用(例如,雷达通信,军事通信以及太空和卫星通信)中的相位噪声通常是由

  • 高振动
  • 微振动
  • g力和加速度灵敏度

  使用抗振动的g灵敏度晶振是消除所有这些潜在来源的相位噪声的最佳方法。

  以下是晶振中一些常见的相位噪声源。

  随机噪声源:

  • 热(约翰逊)噪声
  • 散粒噪声
  • 闪烁噪声(粉红色噪声)
  • 晶体缺陷(老化)
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