第二十五篇 相噪测量

相噪定义:

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1Hz带宽内的功率)与载波功率之比。

单位是dBc/Hz

测试步骤:

1.设置中心频率使被测信号靠近屏幕的左侧或者中心;

2.设置参考电平略大于或者等于载波信号的幅度;

3.设置适当的扫频宽度使之能显现出带宽的一个或者两个噪声边带;

4.利用频谱仪的ΔMARKER功能使频谱仪直接读出指定频偏处的单边带相位噪声功率电平与载波功率电平之比值(记录此时的分辨率带宽);

5.利用频谱仪的相位噪声公式,计算出归一化的相位噪声。

等效带宽内B的总噪声功率电平转换到1Hz的等效噪声功率带宽

B=10Lg1.2RBW/1Hz表示,加上频谱仪的修正因子2.5dB;

用频谱仪直接测量相位噪声时,修正后的公式:

\Psif=Pn/Ps-10lg1.2RBW/1Hz+2.5

其中Pn: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;

图一图二 是载波信号1GHz,频谱为10KHz,测量的值分别是-89.2dB 、-79.6dB;

两者的ΔMARKER差是10dB

RBW分别是30Hz 300Hz, 

B值差也是10dB;故两者最后的相位噪声是一致的;公式计算如下:

1 RBW=30Hz,相位噪声:

\Psi(10KHz)=-89.2-10lg1.2*30+2.5=102.2dBc/Hz;

RBW=300Hz,相位噪声:

\Psi(10KHz)=-79.6-lg1.2*300+2.5=101.9dBc/Hz;

测试设置不同,测试值接近。

结论:

用不同的RBW测试同一载波的同一频偏点相位噪声是一致的;

用同一频谱仪测试不同频偏时,所测的最低频偏值的能力不同;

图三 10MHz信号,频偏500Hz,RBW=10Hz,SPAN=1kHz,

可以看出最小频偏点可以从几十赫兹开始,分辨率带宽越小,频偏点越小,最小可测点由频谱仪本身的测试能力决定。

图四 10MHz信号,频偏为10kHz,RBW=300Hz ,SPAN=15kHz,

频偏起始约为几百赫兹;

频谱仪的RBW和SPAN设置,可根据被测点的要求而定,决定频偏起始值的主要因素是频谱仪最小分辨率带宽RBW值;

通常需要注意的问题:

1)频谱仪的本振相位噪声须低于被测源的相位噪声;

2)频谱仪应该多次测量取平均值;

3)频谱仪的分辨率带宽RBW应尽量小。 

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