相位噪声是振荡器在短时间内频率稳定度的度量参数。它是来源于振荡器输出信号由噪声引起的相位、频率的变化。频率稳定度分为两个方面:长期稳定度和短期稳定度,其中,短期稳定度在时域内用艾伦方差来表示,在频域内用相位噪声来表示。设一个正弦信号的表达式为:

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它的单位为dBc/Hz。其中 <span style="font-size: 100%; display: inline-block; position: relative;" class="MathJax_SVG" id="MathJax-Element-1-Frame" tabindex="0" data-mathml="S&#x03D5;(f)" role="presentation">
是单边相位抖动的功率谱密度。按照历史上的惯例,在频率计量上经常使用这个值。但是在人们使用频率标准或者生产和测试器件的时候,往往使用L(f)。一般来说,相位噪声以下图的形式来体现,图形中横轴是频率轴,表示偏离载波中心的位置,纵轴就是相位噪声值。
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图1 相位噪声图
相位噪声在以前的定义中有使用如下的定义方式:
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这种定义在多数情况下和新的定义结果是一致的,但是当相位偏差平方的均值超过 <span style="font-size: 100%; display: inline-block; position: relative;" class="MathJax_SVG" id="MathJax-Element-2-Frame" tabindex="0" data-mathml="0.1rad2" role="presentation">
,这个定义就会失效。为了规避这种情况的发生,目前对于相位噪声的定义,都以IEEE standard 1139-2008 中新的定义为准。另外除了相位噪声,有些人还会关心幅度噪声。幅度噪声定义如下:
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其中 <span style="font-size: 100%; display: inline-block; position: relative;" class="MathJax_SVG" id="MathJax-Element-3-Frame" tabindex="0" data-mathml="a(t)" role="presentation">
是归一化的幅度抖动。幅度噪声测试常用的方法有以下两种 :一种是使用二极管检波器进行检波,但该方法需要外置一个二极管检波器,需要进行复杂的校准。另一种方法是使用AM解调的方法,使用AM解调的方法操作相对简单,并且可以同时测试相位噪声和AM噪声。

来源:罗德与施瓦茨