测相位噪声需要什么仪器

Ⅰ 频谱分析仪相位噪声是什么意思

相位噪声从频域描述了信号频率的稳定度，是描述信号质量的重要指标。对于多普勒雷达系统、无线电通信、空间信号传输等应用有着重要的影响。对信号进行相位噪声指标测量是现在工作中经常遇到的事情，本文首先从信号相位噪声的定义入手，重点介绍使用信号分析仪进行相位噪声测量的方法及注意事项。
1、相位噪声是什么？
在频域内，一个理想正弦波信号的表现是一个单谱线；实际信号除了主信号之外还包括一些离散的谱线，它们是随机的幅度和相位的抖动，在正常信号的左右两边以边带调制的形式出现。在频域内信号的所有不稳定度总和表现为载波两侧的噪声边带，边带噪声是一个间接的测量与射频信号功率频谱相关噪声功率的指标。边带噪声可以表述为调频边带噪声和调幅边带噪声。大多数的被相位噪声测试系统测量信号的调幅边带功率相对调频边带功率来说都很小，所以对大多数信号来说测量的边带噪声就是调频边带噪声（即相位噪声也称单边带相位噪声）。它的定义为1Hz带宽内相位调制边带的功率和信号总功率的比值，单位为dBc/Hz。在信号/频谱分析仪上，边带噪声是相位噪声和幅度噪声的总和，通常当已知调幅噪声远小于相位噪声时(小于
10dB以上)，在频谱仪上读出的边带噪声即为相位噪声。
在290K环境温度下，噪声功率基底是-174dBm/Hz。由于相位噪声和调幅噪声对热噪声的贡献是等同的，所以相位噪声对热噪声的贡献是-177dBm/Hz，比热噪声低3dB。如果载波功率较小，例如-20dBm，相位噪声就被限制到-157dBc/Hz（-177dBm/Hz-（-20dBm））。
下表是载波功率和相位噪声极限值的对应表。
2、相位噪声的测量
在频域中，常用的相位噪声测量方法主要有直接频谱分析仪法、相位检波器法、鉴频器法和双通道互相关法等。应该指出，在不同场合对相位噪声的要求不同，测量方法也有所不同。典型的相位噪声测量可以由专业相位噪声测试系统完成，但这些专业设备的价格相当昂贵，而频谱分析仪或者新一代的信号分析仪是相对常用的仪器，对一些相位噪声指标要求不是很严格的场合，可以用信号/频谱分析仪进行相位噪声指标的测量。
通过谱分析进行相位噪声测量的方法称为直接频谱分析仪法。该方法不仅能在分析仪上直接显示相位噪声的测量值，而且还可以同时准确地显示是否有其他离散信号，具有简单、灵活易用的特点。被测信号可以直接加到分析仪的射频输入口后，由分析仪直接进行分析测量；也可以现将被测信号与相位噪声指标更好的参考信号混频后，得到一合适中频信号，再由分析仪对这一中频信号进行分析。
随着仪器仪表技术和功能的发展，现在高档信号/频谱分析仪大多具有相位噪声测量选件。该选件测量界面和操作方法同专业的相位噪声测量仪器类似，将信号接入分析仪后，设置合适的载波频率或者进行载波自动搜索，然后设置测量的频偏范围，等待测量结束，一条完整的边带噪声曲线就呈现在界面上，如果对某些点的值感兴趣，打开标记功能，设置到相应的频偏，标记就显示出该点的测量结果。
信号/频谱分析仪
相位噪声选件测量界面
如果分析仪没有相位噪声测量选件，在频谱分析功能下，进行一些相应的设置也可以对信号进行相位噪声指标测试，测试结果和相位噪声测量选件的测试结果是一样的。下述的测试步骤是一种通用的具有频谱分析功能的分析仪测量相位噪声的测试步骤。
（1）
将被测信号与分析仪连接好后，在分析仪上设置与被测信号频率相同的中心频率和适当的分析带宽（即频宽）；此步骤可以用分析仪“标记到中心频率”的标记功能，减小频宽，然后再使用“标记到中心频率”，直到载波信号在屏幕中央，频宽适当（频宽应等于或者略大于被测频偏的两倍）。
（2）在分析仪上设置合适的参考电平，参考电平设置应略大于或者等于被测载波信号的实际输出电平值。此步骤可以用分析仪“标记到参考电平”的标记功能。此过程中，如果被测载波信号功率较小，应该在保证信号不压缩的情况下，尽量采用小的衰减器档位。
（3）设置适当的分辨率带宽和视频带宽：如果分析仪的这两个参数处于自动关联设置状态可以免于操作，如果不是则需要手动设置，这两个参数不宜设置太大，太大了影响指标测量的准确度，但是太小了会影响测量速度。可以先选择较大的中频带宽，然后逐步减小，直至相位噪声的测量值不再减小为止。
（4）打开“轨迹平均”功能；打开“标记”、搜索“峰值”，然后打开“差值标记”，设差值标记值为拟测量频偏值，再从“标记功能”内打开噪声标记功能。当前标记显示的值即为载波信号在该频偏处的相位噪声值，单位为dBc/Hz。
信号/频谱分析仪
频谱分析下相位噪声测量界面
3、测量的注意事项
（1）选用高性能信号分析仪或者频谱分析仪
首先应尽量选用本底噪声低的分析仪，因为所测量的相位噪声下限取决于分析仪的本底噪声。分析仪作为一种超外差的分析设备，最终的测量结果是外部输入信号同本机内部本振信号叠加的结果，如果外部输入信号的相位噪声指标高于分析仪本身的指标，测量的结果实际是分析仪的相位噪声。只有外部信号的相位噪声指标要比分析仪指标差时（差3dB以上），测量的结果才是正确的。直接频谱法不适合于更低噪底的高性能晶振或者直接式频综的测试。
（2）测量结果为组合噪声
不论是使用分析仪的相位噪声选件还是频谱分析功能下手动测量，分析仪均不能把调幅噪声和调频噪声区分开来，所以测量结果是调幅和调频噪声的总和。为了精确测量相位噪声，一般要求被测信号的调幅噪声要比调频噪声小得多（小10dB以上），测量结果基本为相位噪声。
（3）注意分析仪的动态范围对测量的影响
动态范围代表了分析仪的测量范围，其下限取决于分析仪自身灵敏度和相位噪声，其上限取决于1dB压缩点。在偏离载波较近处能达到的动态范围的下限主要取决于分析仪自身的相位噪声，在偏离载波较远处分析仪自身的相位噪声很低，动态范围的下限主要取决于分析仪的灵敏度。由于分析仪无载波抑制功能，测量的动态范围受限，尤其是测量偏离载波较远处的相噪时，需要判断测量是否受限于分析仪的动态范围，以免测量结果产生错误。
(4)减少外界环境对测量结果的影响
信号的频谱漂移会给相噪量结果带来很大的误差，甚至无法测量。被测设备和测量仪器在测量进行前都需要充分预热使其达到稳定的工作状态，分析仪的预热时间通常要求大于10分钟。仪器连接要牢固，尽量避免振动，测量时最好把仪器放置在能吸收振动的防振垫上，减少或者消除振颤噪声。为了减少外界环境对测量结果的影响，有条件的地方最好在屏蔽室内测量。
（5）注意对测量结果的修正
大多数采用模拟中频的老式频谱分析仪都采用对数中频放大器和峰值检波器。对数中频放大器对噪声信号峰值的放大作用小于其他的噪声信号，使得测量值偏低；用取样检波或者峰值检波器测量噪声时，则会引入测量误差。对数中频放大器和检波器引入的误差通常为2.5dB，即在原有的测量结果上需加上2.5dB。当分析仪处于快速傅里叶变换（FFT）工作模式时，其测量结果是离散的时域峰值响应的频域变换值，不受峰值检波器、视频滤波器、噪声带宽等因素的影响，测量结果无需修正。在高档的信号/频谱分析仪中，只要打开“噪声标记”功能，检波方式和误差修正系数会自动耦合，标记的读数即是经修正后的归一化的相位噪声测量结果。

Ⅱ 相位噪声的介绍

相位噪声（Phase noise）是指系统（如各种射频器件）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）频稳质量的重要指标，随着频标源性能的不断改善，相应噪声量值越来越小，因而对相位噪声谱的测量要求也越来越高。传统的零拍测量法已面临严重的挑战，特别是在如何减少测量系统本身的噪声对测量结果的影响，提高系统的测量灵敏度方面尤为困难。

Ⅲ 频谱仪在相位噪声测量中是怎么应用

首先，测相噪的频谱仪本身应有比被测要好的相噪指标。在测量信号源的相噪时，测量载频和一定频偏处的电平差就行了，再将测量结果减去10lgRBW。

Ⅳ 什么叫相位噪声 再频谱测试中用什么作用呢

没有一种振荡器是绝对稳定的。虽然我们看不到频谱分析仪本振系统的实际频率抖动，但仍能观察到本振频率或相位不稳定性的明显表征，这就是相位噪声（有时也叫噪声边带）。

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。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。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 dB。

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（例如是德科技 X 系列）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。

在任何情况下，相位噪声都是频谱仪分辨不等幅信号能力的最终限制因素。如图所示，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。

Ⅳ 相位噪声是什么意思

相位噪声是衡量频率标准源（高稳晶振、原子频标等）频稳质量的重要指标，随着频标源性能的不断改善，相应噪声量值越来越小，因而对相位噪声谱的测量要求也越来越高。传统的零拍测量法已面临严重的挑战，特别是在如何减少测量系统本身的噪声对测量结果的影响，提高系统的测量灵敏度方面尤为困难。

Ⅵ 相位测量器哪个城市用的最多

相位噪声概览

相位噪声是衡量信号发生器件品质的最重要指标之一，在航空航天与国 防以及通信领域的应用中起着重要的作用。 相位噪声是表征频率稳定性的基本概念。频率稳定性是指振荡源在规定 的时间段内产生相同频率的一种度量。频率稳定性又分为长期稳定性和短期稳定性。

长期频率稳定性描述几小时、几天、几个月甚至几年内的频率变化特性。而短期频率稳定性指若干秒内额定载波频率的变化。这里主要介绍短期频率稳定性。 在量化相位噪声的众多技术指标中，最常用的测量指标是“单边 带(SSB) 相位噪声”。从数学角度来讲，美国国家标准与技术研究 院(NIST)将其定义为偏离载波频率处单位带宽内的单边带信号功率与载波信号总功率的比值。

主要的相位噪声测量技术
直接频谱技术

这是最简单最经典的相位测量技术。如图 1 所示，将被测件 (DUT) 的信号输入频谱仪/信号分析仪，将信号分析仪调谐到被测件频率，直接测量振荡器的功率谱密度。由于该方法对频谱密度的测量是在存在载波的情况下进行，因此频谱仪/信号分析仪的动态范围对测量范围有较大影响。

虽然不太适合测量非常靠近载波的相位噪声，但该方法可以非常方便地快速测定具有相对高噪声的信号源质量。测量在满足以下条件时有效:

● 频谱仪/信号分析仪在相关偏置时的本身 SSB 相位噪声必须低于被测件噪声。

● 由于频谱仪/信号分析仪测量总体噪声功率，不会区分调幅噪声与相位噪声，被测件的调幅噪声必须远低于相位噪声 (通常 10 dB 即可)。

图 1. 直接频谱测量技术

相位噪声测量系统 | Keysight
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鉴相器技术

如果需要分离相位噪声和调幅噪声，则需使用鉴相器法进行相位噪声的测量。图 2 描述了鉴相器技术的基础概念。鉴相器可将两个输入信号的相位差转换为鉴相器输出端的电压。相位差设置为 90° (正交) 时，电压输出为 0 V。偏离正交的任何相位波动都将引发输出端的电压变化。

图 2. 鉴相器技术的基础概念

目前已根据鉴相器原理开发了多种测量方法。其中，参考信号源 /PLL (锁相环) 和鉴频器方法应用最广泛。

E5505A 相位噪声测量解决方案：50kHz ~ 110 GHz

E5505A 解决方案以“鉴相器”技术为基础，专门用于测量被测件的相位噪声性能。它是一个模块化系统，支持广泛的系统元器件选择，可满足不同的相位噪声测量需求。E5500 体系结构可支持标准仪器、相位噪声元器件和 PC 软件，具有最高的灵活性和资产重复利用率。

参考信号源/PLL 方法

如图 3 所示，该方法是将双平衡混频器用作鉴相器。两个信号源，分别来自被测件和参考信号源，为混频器提供输入。调整参考信号源与被测件具有相同的载波频率 (fc)，并设为额定相位正交 (异相 90°)。混频器的相加频率 (2fc) 将由低通滤波器 (LPF) 滤出，混频器的相减差频为 0 Hz (dc)，平均电压输出为 0 V。

该直流信号带有交流电压波动，该波动与两个输入信号的合成 (总 rms)噪声成比例。为了精确测量被测件信号的相位噪声，参考信号源的相位噪声应该低至可忽略水平，或者得到了很好的表征。基带信号通常会在放大后输入基带频谱分析仪。

参考信号源/PLL 方法提供最佳的总体灵敏度和最广泛的测量范围 (例如 0.01 Hz 至 100 MHz 的频率偏置范围)。另外，该方法对 AM 噪声不敏感，并可以跟踪漂移信号源。但是该方法需要一个干净的可电子调谐参考信号源，而且在测量高漂移率信号源时需要参考信号源必须具有宽的调谐范围。

Ⅶ 微波六大测试仪器

网络分析仪
频谱分析仪
功率计
信号源
噪声系数分析仪
相位噪声测试仪

Ⅷ 频谱仪的测试的相位噪声是什么意思

相位噪声一般是用来衡量信号的频谱纯度的。通常情况下，一个单频率正弦信号在频域上应该就是一个单脉冲，而实际观察中，会发现在频谱上在这个频率周围起刺，感觉低噪被抬起来了，而且越接近信号频率，噪声越高，相位噪声就是描述这种噪声干扰的。在某个频率（一般是1GHz）下1Hz的RBW，噪声功率与载波的比值。而且，用频谱仪可以测量一个信号源的相位噪声是多少，当然要取决于频谱仪本身的相噪参数是优于信号源的情况。