一、什么是相位噪声？

相位噪声(Phase Noise)是指系统(如射频器件)在各种噪声的作用下引起的系统输出信号相位的随机变化。它是衡量频率标准源(高稳晶振、原子频标等)的短期稳定度的重要指标，随着频率源性能的不断改善，相应噪声越来越小，因而对相位噪声的测量要求也越来越高。

相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。如图1所示，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的总功率比值，约等于中心频率f0处曲线的高度与fm处曲线的高度之差。

通常情况下，一个单频率正弦信号是频域的冲击函数，但在使用频谱分析仪或接收机测量中测量中，在频谱的周围会有很多毛刺，噪底被抬升，越接近信号的中心频率，噪声越高，相位噪声就表现为近边带的噪声干扰。而影响发射机信号相位噪声的因素包括内部晶振、时钟稳定度，变频本振源，以及锁相环的性能等。在接收端，接收机的本振相位噪声性能是影响被测信号相噪的主要因素，而相位噪声决定了接收机分辨近端不等幅信号的能力。

图1 振荡器相位噪声示意图

二、什么是抖动？

抖动(Jitter)又称时间抖动，是实际测量到的信号在时域上与理想信号的偏差。

在理想信号波形中，信号周期是固定的，不随时间的变化。但在实际中，由于时钟稳定度、相邻信号通道间的串扰，信号通路上的EMI辐射，电源层的噪声，多个门电路同时转换为一种逻辑变化等，这些因素都会造成信号周期的抖动。除此之外，还包含由较难预测的因素导致的时序变化，称之为随机抖动。如温度，半导体加工的工艺等。

如图2所示，以1 MHz的脉冲信号为例，在理想情况下，它的持续时间应该是1us，每500ns会有一个跳变沿，在实际测量中，由于各种因素的存在，信号周期会发生变化，最终造成抖动。

图2 信号的时间抖动示意图

三、相位噪声和时间抖动的转换

如前所述，抖动和相位噪声所描述的是同一现象在时域和频域的不同表征形式，因此，如果能从相位噪声的测量结果中导出抖动的值将是有意义的。

如表1所示，安立Rubidium MG362x1A信号发生器在中心频率100MHz，在不同频偏下的相位噪声情况。

表1 安立MG362x1A信号发生器的相位噪声

如图3，相位噪声曲线由多条线段拟合而成，各线段的端点由数据点定义。为了获取RMS抖动，首先需要对曲线区域内的各段曲线进行积分得到积分相位噪声功率，即各段相位噪声曲线的面积。然后将积分相位噪声功率转化为RMS相位抖动弧度，最终再将相位弧度转化为RMS时间抖动。

图3 相位噪声拟合曲线示意图

其中：

下面就以表1和图3中数据为例，示例如何将相位噪声转换为时间抖动，具体计算结果如下：

图4 MG362x1A信号发生器在中心频率100MHz处的相位噪声与抖动示意图

所以，总的时间抖动即各个时间抖动的方和根，计算得出：

TOTAL RMS JITTER=46.78fs

即MG362x1A信号发生器在中心频率100MHz下的时间抖动是46.78fs。

四、总结

MG362x1A是安立公司推出的全新一代射频微波信号源，它有着超高的稳定性和超低的相位噪声，是一台高纯度的信号源。

图5 安立MG362x1A信号发生器

而信号纯度决定了雷达、收发器、ADC/DAC和元件测试等多种应用中的测量质量。安立公司的Rubidium信号发生器MG362x1A突破了相位噪声性能的极限，结合一流的谐波和杂散性能，能够提供行业领先的整体信号纯度性能，使客户能够进行更准确的测量。

关键词:相位噪声 时间抖动 信号发生器

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来 源：安立通讯科技Anritsu

编辑：清风

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