當(dāng)今的頻譜分析儀提供了一種非常有效的方法，可以輕松準(zhǔn)確地測(cè)試相位噪聲，并且比使用其他形式的電子測(cè)試儀器的方法更容易、更準(zhǔn)確。

這些電子測(cè)試儀器通常設(shè)計(jì)有程序集成到軟件中，以使測(cè)試更加容易。與使用不同形式的測(cè)試設(shè)備的其他方法相比，頻譜分析儀不僅提供了一種更方便的相位噪聲測(cè)量方法，而且通常更準(zhǔn)確。

相位噪聲作為許多射頻器件的一個(gè)參數(shù)越來越重要，因?yàn)橄辔辉肼曅阅懿畈粌H會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差增加，而且還會(huì)對(duì)其他信道上的用戶造成干擾。

因此，在設(shè)計(jì)階段，需要對(duì)許多不同類型的電子設(shè)備進(jìn)行相位噪聲測(cè)量。它可以適用于從移動(dòng)電話到用于物聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、短距離無線、無線電通信設(shè)備等的節(jié)點(diǎn)/單元等物品。

由于可能需要進(jìn)行相位噪聲測(cè)量的項(xiàng)目種類繁多，因此需要一種便捷的方法來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，而頻譜分析儀是滿足這一需求的理想測(cè)試儀器。

什么是相位噪聲

相位噪聲是由任何信號(hào)上存在的短期相位波動(dòng)引起的。這稱為相位抖動(dòng)，直接以弧度為單位進(jìn)行測(cè)量。

相位抖動(dòng)在信號(hào)上表現(xiàn)為邊帶，分布在主信號(hào)的兩側(cè)。這被稱為單邊帶相位噪聲，當(dāng)以這種方式觀察時(shí)，它更容易可視化和測(cè)量。

相位噪聲之所以重要，原因如下：

降低數(shù)據(jù)傳輸性能：大多數(shù)數(shù)據(jù)傳輸（如用于蜂窩通信、Wi-Fi 和許多其他應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸）都使用調(diào)制形式，這些形式使用相位作為調(diào)制技術(shù)的一部分或全部。任何相位噪聲都會(huì)降低不同狀態(tài)之間的裕量，并影響信號(hào)裕量和由此產(chǎn)生的誤碼率。這意味著對(duì)于任何本振來說，具有良好的相位噪聲性能非常重要。

鄰道干擾：相位噪聲擴(kuò)散到主信號(hào)的任一側(cè)，并可能落入附近的信道中，從而對(duì)其他用戶造成干擾。因此，雜散發(fā)射（包括相位噪聲）必須保持在一定限值以下，以確保不會(huì)出現(xiàn)干擾問題。

電信系統(tǒng)內(nèi)的定時(shí)：相位噪聲至關(guān)重要的另一個(gè)領(lǐng)域是振蕩器用于定時(shí)控制。相位噪聲性能在許多領(lǐng)域都是關(guān)鍵，包括電信網(wǎng)絡(luò)，在這些領(lǐng)域中，相位噪聲引起的抖動(dòng)可能會(huì)開始增加數(shù)據(jù)錯(cuò)誤并導(dǎo)致其他問題。

相位噪聲測(cè)量為給定帶寬內(nèi)的噪聲功率。標(biāo)準(zhǔn)是 1Hz 帶寬。雖然可以在更寬的帶寬下進(jìn)行測(cè)量，但可以很容易地將其轉(zhuǎn)換為1Hz帶寬的值。

除此之外，噪聲值還與載波電平有關(guān)。載波上的給定分貝數(shù)。表示這一點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)縮寫是 dBc。

最后，必須說明與載波的偏移量，因?yàn)樵肼曀綍?huì)隨著載波偏移量的變化而變化。

這是一個(gè)典型的規(guī)格，以給定頻率偏移下 1Hz 帶寬下載波的分貝來表示，即 xx kHz 偏移時(shí)的 dBc / Hz。

測(cè)量相位噪聲的先決條件

使用頻譜分析儀進(jìn)行任何相位噪聲測(cè)量的主要要求是，與掃描速率相比，它必須具有較低的漂移水平。如果振蕩器漂移水平過高，則測(cè)量結(jié)果無效。

這意味著該技術(shù)非常適合測(cè)量頻率合成器的相位噪聲電平，因?yàn)樗鼈儽绘i定在一個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)上，并且漂移電平非常低。

許多自由運(yùn)行的振蕩器不夠穩(wěn)定，無法使用這種技術(shù)。通常，它們需要以某種方式鎖定到參考，這將改變至少部分頻譜的相位噪聲特性。

除此之外，頻譜分析儀的相位噪聲性能必須優(yōu)于被測(cè)物，否則測(cè)試將測(cè)量頻譜分析儀的相位噪聲特性。

雖然它不是必需的，但如果頻譜分析儀具有用于相位噪聲測(cè)量的內(nèi)置例程，則會(huì)有所幫助。許多現(xiàn)代測(cè)試儀器都內(nèi)置了這些例程，t 可以提供很大的幫助。

如何使用頻譜分析儀測(cè)量相位噪聲

雖然測(cè)量相位噪聲的方法有很多種，但最直接的方法就是使用頻譜分析儀。

從本質(zhì)上講，分析儀通過任何合適的衰減器連接到被測(cè)單元的輸出端，以降低分析儀的功率（如果被測(cè)單元的輸出功率很高）。

在某些情況下，可能需要將分析儀和被測(cè)單元的振蕩器標(biāo)準(zhǔn)鎖定在一起。這樣就不會(huì)有信號(hào)漂移，這可能是測(cè)量接近的問題。

然后，將分析儀設(shè)置為測(cè)量載波輸出的信號(hào)電平 - 通?？赡軓妮d波輸出到1 MHz或更高的頻率。理想情況下，噪聲已達(dá)到本底噪聲。

必須設(shè)置分析儀的帶寬，以便在掃描分辨率和掃描時(shí)間之間取得良好的平衡。然后可以將噪聲電平轉(zhuǎn)換為1Hz帶寬中的噪聲電平。

分析儀過濾器和檢測(cè)器特性

頻譜分析儀的濾波器和檢波器特性對(duì)相位噪聲測(cè)量結(jié)果有影響。

其中一個(gè)關(guān)鍵問題是頻譜分析儀中使用的濾波器的帶寬。分析儀沒有 1 Hz 濾波器，即使使用 1 Hz 帶寬濾波器進(jìn)行測(cè)量也需要很長(zhǎng)時(shí)間才能完成。因此，使用更寬的濾波器，并將噪聲電平調(diào)整到使用1 Hz帶寬濾波器時(shí)的水平。

可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的公式來調(diào)整濾波器帶寬：

其中：

L1赫茲= 1 Hz帶寬內(nèi)的電平，即歸一化為1 Hz，通常以dBm

L為單位濾線= 濾波器帶寬中的電平，通常以 dBm

BW 為單位 = 測(cè)量濾波器的帶寬，單位為 Hz

由于濾波器的形狀不是完全的矩形形狀，并且具有有限的滾降，因此這對(duì)在1Hz帶寬內(nèi)給出噪聲的轉(zhuǎn)換有影響。通常，需要結(jié)合使用中的濾波器的已知因素，以確保正確的轉(zhuǎn)換。

檢測(cè)器的類型也有影響。如果使用采樣檢波器代替RMS檢波器，并且在窄帶寬或多次測(cè)量中對(duì)跡線進(jìn)行平均，則發(fā)現(xiàn)噪聲的權(quán)重過低。

對(duì)這些因素和任何其他因素的調(diào)整通常在頻譜分析儀中進(jìn)行，并且通常在軟件功能中包含特殊的相位噪聲測(cè)量設(shè)置。

相位噪聲測(cè)量注意事項(xiàng)

使用頻譜分析儀測(cè)量相位噪聲時(shí)，需要記住一些重要的預(yù)防措施

確保不會(huì)拾取外部噪音：頻譜分析儀測(cè)量的是單邊帶相位噪聲，因此存在的任何幅度噪聲都會(huì)增加噪聲，從而降低結(jié)果。確保分析儀無法拾取外部噪聲：

使用篩選的線索：所有信號(hào)連接均使用屏蔽引線

遠(yuǎn)離噪音源：確保測(cè)試系統(tǒng)（包括被測(cè)單元）遠(yuǎn)離任何干擾源。由于某些頻率的信號(hào)電平非常低，因此即使是少量的拾取也會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果

有屏風(fēng)的房間？如果有射頻屏蔽室，則可以使用它來執(zhí)行測(cè)試，確保不會(huì)受到干擾。

從正確的電源運(yùn)行被測(cè)設(shè)備：電源可以顯著改變RF電路的噪聲性能。確保使用設(shè)備的電源，或至少使用性能水平相同的電源。開關(guān)電源通常比模擬線性電源產(chǎn)生更多的噪聲，因此應(yīng)記住這一點(diǎn)。

確保分析儀性能合適：有兩個(gè)主要問題;即頻譜分析儀相位噪聲本身，以及動(dòng)態(tài)范圍性能：

頻譜分析儀相位噪聲性能：對(duì)于相位噪聲水平非常低的信號(hào)，被測(cè)設(shè)備可能會(huì)接近分析儀的性能。在這種情況下，分析儀內(nèi)振蕩器的相位噪聲將與被測(cè)信號(hào)的相位噪聲相加，這將使結(jié)果失真。為防止這種情況，請(qǐng)確保分析儀的相位噪聲性能至少比被測(cè)單元的相位噪聲性能好 10dB。

頻譜分析儀動(dòng)態(tài)范圍：頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍性能也必須足夠。分析儀必須能夠適應(yīng)載波電平以及離載波較遠(yuǎn)的極低噪聲水平。很容易檢查熱噪聲是否是一個(gè)問題。可以獲取和存儲(chǔ)信號(hào)源的相位噪聲跡線。使用完全相同的設(shè)置，但沒有信號(hào)，可以重復(fù)測(cè)量。如果在感興趣的偏移處兩者之間存在明顯差異，則測(cè)量不會(huì)受到分析儀熱噪聲的不當(dāng)影響。

使用這些預(yù)防措施和任何其他可能適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，可以確保在使用頻譜分析儀測(cè)量相位噪聲時(shí)能夠獲得一些非常好的結(jié)果。

頻譜分析儀是進(jìn)行相位噪聲測(cè)量的理想測(cè)試儀器。由于許多現(xiàn)代高性能分析儀已經(jīng)結(jié)合了在任何射頻設(shè)計(jì)或測(cè)試場(chǎng)景中進(jìn)行這些測(cè)試的例程，因此測(cè)量不僅易于進(jìn)行，而且可靠。

鑒于相位噪聲測(cè)量的嚴(yán)苛性，主要是高端測(cè)試儀器可以進(jìn)行這些測(cè)量并內(nèi)置例程。然而，只要了解測(cè)試的局限性，就可以謹(jǐn)慎使用其他低端頻譜分析儀來估計(jì)電路、模式和系統(tǒng)的相位噪聲性能。

審核編輯：黃飛