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石英晶体振荡器的相位噪声质量测量曲线图

返回列表 来源:CEOB2B晶振平台 浏览:- 发布日期:2018-10-08 15:38:55【

  相位噪声是指系统(如各种射频器件)在各种噪声的作用下引起的系统输出信号相位的随机变化。它是衡量频率标准源(高稳晶振、原子频标等)频稳质量的重要指标,随着频标源性能的不断改善,相应噪声量值越来越小,因而对相位噪声谱的测量要求也越来越高。是晶振产品中的重要指标.

相位噪声

  相位噪声是石英晶体振荡器信号周围噪声频谱的频域视图。这是由时域不稳定性引起的波相位的快速、短期、随机波动。

正弦波可以表示为:

v(t)=Vp sin(2πf0t)

其中:

VP是峰值振幅F0,标称频率t是时间

在图7中,正弦波形的Vp=2.5V,标称频率为1MHz;导致V(t)=2.5sin(2π1x10t)

石英晶体振荡器的相位噪声质量测量曲线图

图7

  图8示出了与上面相同的正弦信号,ρ(t)=2πsin(1.5πf0t)/15,这是主要的噪声源。对于数字和电信应用程序是最受关注的一个。

石英晶体振荡器的相位噪声质量测量曲线图

图8

  相位噪声ρ(t)可以定义为信号定时变化的测量。尽管如此,结果显示在频域L(f)中。结果,在图9中,不需要的频率下的噪声功率与分布在1Hz带宽中的总响应功率的关系。如果相位噪声等于零,振荡器上的全部功率将以f=F0为中心。请记住,相位噪声将贴片晶振振荡器的一些功率传播到相邻频率,从而产生边带。

石英晶体振荡器的相位噪声质量测量曲线图

图9-振荡器功率谱

  相位噪声以dBc/Hz为单位在特定偏移处定义。相对于载波的dB电平以dBc给出。在任何给定的偏移下,振荡器的相位噪声可以从载波总功率与偏移频率下1-Hz带宽中的功率之比得出。在图9中,功率谱曲线的总面积与偏移FM处具有1-Hz带宽的矩形面积的比值(大致是中心和FM处的频谱高度差)是相位噪声的表示。具有噪声相角的振荡器的功率谱是曲线的实际谱。

石英晶体振荡器的相位噪声质量测量曲线图

图10-相位波动光谱密度

  石英晶体振荡器的功率谱如图9所示。噪声相角项,称为相位波动的频谱密度,如图10所示。图10中相位变化的频谱密度测量值与图9中从功率谱测量的dBc/Hz相位噪声相同,用于远离载波的偏移。

石英晶体振荡器的相位噪声质量测量曲线图

图11

  在图11中,耐热晶体振荡器(OCXO)被用作参考时钟,它输出相对接近的理想正弦波,而不是VCXO晶振。VCXO位于另一侧(DUT)。为了允许频率上的明确比较,在VCXO的控制电压发生微小变化的情况下,OCXO和VCXO上的频率应该非常接近。混频器的输出计算保持的两个信号之间的小相位偏差,大致上,振荡器之间有90°的相移。ρ(t)是信号的测量值通过放大器和低通滤波器后离开混频器。使用高分辨率光谱分析仪,ρ(t)的光谱密度在频域中显示为ρ(f)。

为了绘制相位噪声,使用下面列出的公式

ρ<<1弧度时,ρ(f)=2L(f)

为了绘制dBc/Hz,计算该方程的10对数输出。

  对于各种通信应用,相位噪声在下面的频率被指定为仅针对这些OCXO晶振频率的噪声,远离载波是令人关注的。

石英晶体振荡器的相位噪声质量测量曲线图

这个规范如图12所示。石英晶体振荡器的相位噪声质量测量曲线图