晶振的相位噪声指的是什么?

关于相位噪声Phase noise的定义

在频域上,数据偏移量用相位噪声来定义。对于频率为f0的时钟信号而言,如果信号上不含抖动,则信号的所有功率应集中在频率点f0处,由于任何信号都存在抖动,这些抖动有些是随机的,有些是确定的,分布于相当广的频带上,因此抖动的出现将使信号功率被扩展到这些频带上。信号的相位噪声,就是信号在某一特定频率处的功率分量,将这些分量连接成的曲线就是相位噪声曲线。相位噪声通常定义为在某一给定偏移处的dBc/Hz值,其中dBc是以dB为单位的该功率处功率与总功率的比值。如一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号总功率的比值,即在fm频率处1Hz范围内的面积与整个噪声频率下的所有面积之比。

在许多高端通信应用中都会使用到晶振,为了更好地保证设备高效使用,消除相位噪声来保持电子RF电路中强大的频率稳定性非常重要。而对于雷达系统中的精确瞄准和其他通信系统中的频谱纯度而言,尤其如此。

相位噪声发生在波形的频域中,由相位(频率)的快速,短期,随机波动而组成,这是由时域不稳定性(抖动)所引起。但相位噪声并不等同于抖动。抖动是一种描述晶振在时域中的稳定性的方式。它将所有噪声源组合在一起,并显示它们相对于时间的影响。用最简单的术语来说,相位噪声描述了晶振在频域中的稳定性,而抖动则描述了时域中的稳定性。

了解相位噪声五个简单步骤:

1、光谱密度

频谱密度是在频域中信号功率强度的度量。 频谱密度提供了一种有用的方式来表征随机信号的幅度与频率含量。在选择的不同频率间隔上绘制每个频谱密度点时(在本例中为1Hz),你将看到一个如下图所示的图形:

晶振的相位噪声指的是什么?

 

2、信号功率密度

所谓的噪声信号功率密度 。从开始到停止的图形的上边带,这称为“单边带”。

晶振的相位噪声指的是什么?

 

3、噪声功率密度

现在,我们可以将单边带的绘制部分称为噪声(高于标称振荡器频率(Fosc)且与谐波无关的任何东西都可以视为相位噪声)。图中此部分的技术术语为“ 噪声功率密度”。由于要查找的范围较大,因此此时我们以dBW(LOG(Watts))为单位测量噪声功率密度。

4、SSB噪声密度

当我们结合单边带和噪声功率密度时,实际上是在测量所谓的SSB(单边带)噪声密度。

5、相位噪声

最后,我们可以在时域中观察到这一点,然后看到一个“抖动”波形(见图表),我们正在观察“抖动”。因为抖动远小于一个完整周期(请参见以下图表),所以可以说它是由“相位波动”(而不是频率波动)引起的。由于这些波动是噪声,因此实际上是相位噪声。

晶振的相位噪声指的是什么?

所以SSB噪声密度=相位噪声,这就是相位噪声的来源。

一般引起相位噪声的三个因素如下

1、高振动

2、微振动

3、g力和加速度灵敏度

以下是晶振中常见的相位噪声源:

1、热(约翰逊)噪声

2、散粒噪声

3、闪烁噪声(粉红色噪声)

4、晶体缺陷(老化)

了解更多晶振相关资讯,请点击晶诺威官网以下链接:

电话:0755-23068369