相位噪聲是如何定義的？

相位噪聲是指振蕩器輸出信號的相位隨時間的隨機波動，這種波動在頻譜上表現為載波頻率周圍的噪聲邊帶。相位噪聲的存在對于許多精密電子設備和通信系統的性能有著顯著影響，因此理解和測量相位噪聲是電子工程中的一個重要方面。

相位噪聲通常定義為在特定頻率偏移處，相對于載波功率的單邊帶噪聲功率密度。

如圖1所示，在距離載波fc 一定頻偏處的噪聲功率譜密度與載波功率的比值即為相位噪聲，通常是指單邊帶相位噪聲(SSB PN)，單位為dBc/Hz?！癱”可以理解為載波carrier，意思是相對載波的電平。類似地，在描述諧波失真度時通常也采用單位dBc。

對于理想的CW信號，其頻譜為單根譜線，而實際上由于相位噪聲的存在，使得其頻譜具有圖1所示的邊帶，距離載波越遠，邊帶幅度越小，意味著相位噪聲也越好。

圖 單邊帶相位噪聲的定義

決定頻譜儀相噪測試能力的因素

1. 本振（LO）的相位噪聲：

頻譜儀使用內部的本地振蕩器（LO）來下變頻輸入信號。如果LO的相位噪聲過高，它將直接影響到測量結果的準確性。

2. 分辨率帶寬（RBW）：

RBW是頻譜儀用于頻率分辨的帶寬。較小的RBW可以提供更好的相位噪聲測量精度，但會增加測量時間。

3. 動態范圍：

動態范圍是指頻譜儀能夠處理的最小和最大信號強度之間的差異。一個寬的動態范圍允許更準確地測量低相位噪聲水平。

4. 參考電平：

參考電平或標記電平是用來確定相位噪聲測量參考點的信號電平。準確設置參考電平對于實現精確的相位噪聲測量至關重要。

5. 儀器底噪聲：

儀器底噪聲是指頻譜儀自身產生的噪聲。如果底噪聲過高，它可能會掩蓋住被測設備的相位噪聲，導致不準確的測量結果。

判斷頻譜儀底噪聲是否影響遠端相噪測試

要判斷頻譜儀的底噪聲是否會影響遠端相噪測試，可以通過以下步驟進行：

1. 關閉輸入：

斷開頻譜儀的輸入，確保沒有信號進入。這將使得頻譜儀顯示的是其自身的底噪聲。

2. 記錄底噪聲：

記錄在感興趣的頻率偏移處的底噪聲水平。這個值將作為比較的基準。

3. 輸入信號測試：

連接被測設備，并在同一頻率偏移處測量相位噪聲。

4. 比較結果：

如果被測設備的相位噪聲低于頻譜儀的底噪聲，那么測試結果將不準確。在這種情況下，需要改善頻譜儀的底噪聲性能或使用更低底噪聲的頻譜儀。

準確測試相位噪聲的方法

為了準確地測試相位噪聲，可以采取以下措施：

1. 使用高性能頻譜儀：

選擇具有低底噪聲和高動態范圍的頻譜儀，以確保測試結果的準確性。

2. 優化測試設置：

確保使用正確的RBW、參考電平和適當的測試電纜。

3. 環境控制：

在屏蔽的環境中進行測試，以減少外部干擾。

4. 校準：

定期對頻譜儀進行校準，以確保其性能符合規格。

5. 使用相位噪聲測試軟件：

一些頻譜儀提供專門的相位噪聲測試軟件，可以自動執行測試并提供詳細的報告。

如何使用直接標定法準確測試相噪？

Step 1： 設置合適的中心頻率和Span，使得能夠顯示信號頻譜并覆蓋需要測試的頻偏范圍。

Step 2： 將頻譜儀射頻前端衰減度設置為0dB，以降低底噪，提高相噪測試精度，這一點對于遠端相噪測試尤為重要。

Step 3： 將頻譜儀的顯示檢波器類型選擇為RMS檢波器，這個在之前的文章“如何選擇顯示檢波器”中已有說明，為了得到更加穩定的測試結果，可以考慮增大掃描時間。

Step 4： 設置合適的RBW，RBW并不是越小對測試越有利，降低RBW并不會改善遠端相噪測試能力，因為底噪降低的同時，邊帶功率也會降低，而且RBW太小，速度太慢。但是當測試近端相噪時，比如頻偏100kHz以內，RBW需要設置小一點，以對載波信號充分抑制，否則會嚴重影響相噪測試能力！

近端相噪測試過程中，可以通過逐步降低RBW來選擇合適的值，降低RBW的過程中，當相噪測試結果不再降低時，選取此時的RBW即可。

Step 5： 確定載波信號功率及待測頻偏處的噪聲功率譜密度，以計算相位噪聲。

通過Marker功能很容易確定載波信號功率P C ，當然也很容易確定待測頻偏處的功率P SSB ，則噪聲功率譜密度可通過下式計算：

PSD = P~SSB ~ - 10lg( *RBW * ) ( *dBm/Hz * )

則相噪測試結果為

PN = *PSD * - P~C ~ ( *dBc/Hz * )