它们都在某种程度上受到随机噪声的频 率或相位调制的影响。如前所述，本振的任何不稳定性都会传递给由本振和输入信号所形成的混频分量，因此本振相位噪 声的调制边带会出现在幅度远大于系统宽 带底噪的那些频谱分量周围（图1）。显 示的频谱分量和相位噪声之间的幅度差 随本振稳定度而变化，本振越稳定，相位 噪声越小。它也随分辨率带宽而变，若将 分辨率带宽缩小 10 倍，显示相位噪声电 平将减小 10 dB5 。
图 1.只有当信号电平远大于系统底噪时，才会显示出相位噪声
相位噪声频谱的形状与分析仪的设计，尤 其是用来稳定本振的锁相环结构有关。 在某些分析仪中，相位噪声在稳定环路的 带宽中相对平坦，而在另一些分析仪中， 相位噪声会随着信号的频偏而下降。相位 噪声采用 dBc（相对于载波的 dB 数）为 单位，并归一化至 1 Hz 噪声功率带宽。 有时在特定的频偏上指定，或者用一条 曲线来表示一个频偏范围内的相位噪声特性。
通常，我们只能在分辨率带宽较窄时观察 到频谱仪的相位噪声，此时相位噪声使 这些滤波器的响应曲线边缘变得模糊。 使用前面介绍过的数字滤波器也不能改变这种效果。对于分辨率带宽较宽的滤波 器，相位噪声被掩埋在滤波器响应曲线的 边带之下，正如之前讨论过的两个非等幅 正弦波的情况。 一 些 现 代 频 谱 仪 或 信 号 分 析 仪（例 如 Keysight X 系列频谱仪）允许用户选择不同的本振 稳定度模式，使得在各种不同的测量环境下 都能具备最佳的相位噪声。例如，高性能 X 系列信号分析仪提供 3 种模式：
– 距载波频偏小于 140 kHz 时的相位噪 声优化。在此模式下，载波附近的本振 相位噪声被优化，而 140 kHz 之外的相 位噪声不具备最优特性。
– 距载波频偏大于 160 kHz 时的相位 噪声优化。这种模式优化距载波频 偏大于 160 KHz 处的相位噪声。
– 优化本振用于快速调谐。当选择这 种模式，本振的特性将折衷所有距 载波频偏小于 2 MHz 范围内的相位 噪声。这样在改变中心频率或扫宽 时允许在最短的测量时间内保证最 大的测量吞吐量。
图 2. 相位噪声性能在不同测量环境下的优化
图 3. 距载波频偏为 140 kHz 处的详细显示
高性能 频谱分析仪（信号分析仪）的相位噪声优化还可以设为自动模式，这时频谱分析仪（信号分析仪）会根据不同的测量环境来设置仪器，使其具有最佳的速度和动态范围。当扫宽 > 44.44 MHz 或分辨率带宽 > 1.9 MHz 时，分析仪选择快速调谐模式。另外，当中心频率< 195 kHz 或当中心频率 ≥ 1 MHz 且扫宽 ≤ 1.3 MHz、分辨率带宽 ≤ 75 kHz 时，分析仪自动选择最佳近端载波相位噪声。在其他情况下，分析仪会自动选择远端最佳相位噪声。
在任何情况下，相位噪声都是频谱分析仪（信号分析仪）分辨不等幅信号能力的最终限制因素。如图 4所示，根据 3 dB 带宽和选择性理论，我们应该能够分辨出这两个信号，但结果是相位噪声掩盖了较小的信号。
图 4. 相位噪声阻碍了对非等幅信号的分辨
今天我们为大家解释为什么在频谱分析时，对数图模式中测得的杂散信号有时在幅度上不准确。
先提个问题：在相位噪声对数图测量模式中，为什么杂散信号的幅度测量结果偏小？
请参考下图，在信号分析SA模式下，偏移载波 1 MHz 处，有幅度为 -60 dBc 的杂散信号：
同样的信号，在相位噪声测量模式中的结果为：
我们的答案是：
在相位噪声模式下测量杂散幅度时要小心。 一般来说，杂散、谐波和其他信号会出现在对数图迹线中。 知道这些信号的存在是很有用的，但是在实际测量它们的幅度时必须小心。
当使用 频谱仪相位噪声测量应用软件 进行对数图相位噪声测量时，频谱仪的设置会以一些方式改变，以优化分析仪的噪声测量。这些设置将影响测量期间也存在的CW信号的幅度。
平均检波器 -- 平均响应检波器提供最精确的噪声测量，是启用相位噪声模式时使用的唯一检波器模式。当分析仪测量时设置的SPAN较宽，RBW相对较窄时，信号峰值带宽非常窄。传统频谱分析中使用的 "正态 "和 "峰值 "检波器有一个特性，可以确保无论信号带宽多窄，分析仪都不会错过信号峰值。平均检波器将倾向于通过与紧邻的噪声进行平均来减小一个窄峰值信号的大小。见频谱分析基础红宝书，第29-32页，对此有更好的解释。 频谱仪在后台迹线处理中使用了足够多的点，所以这种情况下的误差非常小。 对于具有相位噪声模式的老式频谱分析仪来说，这更是一个问题。
显示平滑 -- 相位噪声固件显示两个轨迹，一个是原始轨迹，一个是平滑轨迹。显示平滑功能使用每个显示点周围的可变窗来计算动态平均结果。这个窗口平均功能将始终减少显示的CW信号的峰值。原始轨迹是对杂散信号的最佳展现。
最后，显示的SSB相位噪声轨迹被归一化，以显示相当于1Hz带宽的噪声。实际测量的BW大于1Hz。归一化是根据这个公式来完成的：
P(1Hz) = P(meas)-10log(RBW)
这个公式假定分析仪带宽内的所有信号都是真正的噪声信号。如果存在相干（CW）信号，由于归一化的原因，它将以较低的幅度显示。 一般来说，RBW在近端偏移时将被设置为较小的数值（以允许更好的频率分辨率，并抑制载波），而在远端偏移时将使用更大的数值（以允许更快的测量时间）。 例如，如果一个特定的测量点使用100kHz的RBW，用于归一化为1Hz BW的校正系数是-50dB（-10log(100000)）。同样，这个校正被应用到测量中，假设我们正在寻找噪声--但是，杂散/谐波也被减少了50dB。
从xSA A.18.05版本开始，提供了 "杂散检测 "算法。 可以在 "Display "菜单设置下调用 "Spurious Table"。 (在传统的GUI中，这是在Meas Setup, more, Spurious Table下)。
结果截图（注意--这里我们还提供了杂散的抖动加成！）
关于这一切要记住的一点：在对数图测量中，相干杂散信号的幅值在相位噪声测量中总是会减少。如果你的频谱分析仪有杂散检测算法--一定要用它来正确显示杂散电平，单位是dBc。 否则，如果你需要这些非噪声类信号的准确值，请使用常规频谱分析模式。
来源 ：是德科技 Keysight Technologies
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