一文解析相位噪声重要性和广泛应用

时间： 2024-02-10 来源：恒晶科技官网

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本文中恒晶科技将为大家介绍相位噪声重要性及其广泛应用，希望对各位工程师朋友有所帮助。

相位噪声

• 频率稳定度分短稳和长稳。

• 短稳是指由相噪、电源和负载变化引起的频率波动。

• 长稳是指因老化等引起的频率漂移。

• 相位噪声是晶体振荡器短期稳定度的重要指标。

频域和时域

相位噪声或抖动越小，输出信号稳定性越高

频域：相位噪声

• 振荡器在不同频率处相位噪声水平的指标。它表示单位频率范围内的相位噪声功率，单位是dBc/Hz。其中dBc是以dB为单位的在该频率处1Hz带宽内的噪声功率与信号总功率比值。

时域：抖动

• 抖动（又称时间抖动），是实际测量到的信号在时域上与理想信号的偏差。以1MHz的脉冲信号为例，理想的持续时间应该是1μs，每500ns会有一个跳变沿，由于各种因素的存在，信号周期会发生变化，造成抖动。

倍频器相位噪声

• 倍频器对输入信号的频率和相位同时倍乘，因此倍频器又可看成相位倍乘器，倍频器的输出对输入信号的相位噪声而言就会恶化：SNR_out=-20log(N) ，N为倍频次数

分频器相位噪声

• 分频器对输入信号的频率和相位同时起除的作用，分频器的输出相位噪声对输入而言，相位噪声的谱密度改善了：SNR_out=-20log(N) ，N为倍频次数

应用

• 晶振的相位噪声在不同的应用领域中都具有重要性，尤其是对于需要高精度时钟或频率稳定性的系统。以下是一些应用领域中相位噪声的重要性：

应用领域

• 通讯系统

如果本振信号的相噪较差，会增加通信中的误码率，影响载频跟踪精度;影响通信接收机信道内、外性能测量。如果要求接收机灵敏度越高，相噪也必须更好。

• 雷达和导航系统

相位噪声会影响系统的定位精度，尤其在长距离和高精度要求的场景下。为了提高空间检测能力，低相噪非常重要；尤其低重复周期雷达，调制后的两根载频频谱的远端相噪可能发生叠加。

• 医疗设备

在医疗设备中，如核磁共振成像（MRI）或超声波系统，时钟的稳定性对于诊断和治疗的精确性至关重要。相位噪声可能影响成像质量和数据精确度。

• 工业控制和测量

在工业自动化和测量系统中，精准的时序和频率同步对于确保系统稳定性和准确性至关重要。相位噪声可能导致系统测量误差和控制不稳定。

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