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带你正确的了解有源晶振相位噪声

来源：http://konuaer.net 作者：康华尔电子 2019年08月21

晶振的相位噪声是许多采购和工程都不陌生的一个词了,一般具备低相位噪声或低相位抖动的有源晶振,都属于比较高端的频率元件.了解相位噪声和抖动之间的差异非常重要.相位噪声在频域中表示,包括由时域不稳定性(抖动)引起的波形相位(频率)的快速,短期,随机波动.抖动是一种描述时域中有源晶振稳定性的方法.它将所有噪声源结合在一起,并显示其对时间的影响.简而言之,相位噪声描述了频域中振荡器的稳定性,而抖动描述了时域中的稳定性.了解相位噪声的简单5步路径.

要深入了解相位噪声,请尝试使用这个简单的5步过程.一旦你理解了5个步骤,你就会明白什么是相位噪声!

第1步:光谱密度

频谱密度是频域中信号功率强度的度量.谱密度提供了表征随机信号的幅度与频率含量的有用方法.第2步:在您选择的不同石英晶体振荡器频率间隔绘制每个光谱密度点时(在这种情况下每1Hz),您将看到如下图:

第2步:信号功率密度

您现在正在研究所谓的噪声信号功率密度,现在只关注从fstart到fstop的图的上边带,这称为“单边带”.

第3步:噪声功率密度

我们现在可以将单边带的绘制部分称为噪声(高于标称石英振荡器频率(Fosc)的任何值并且不和谐相关可以被认为是相位噪声).我们图表的这一部分的技术术语是噪声功率密度(步骤3).由于我们正在寻找的大范围,我们此时测量的噪声功率密度以dBW(LOG(瓦特))为单位.
第4步:SSB噪声密度
当我们将单边带和噪声功率密度结合起来时,我们实际上正在测量所谓的SSB(单边带)噪声密度.
第5步:相位噪声
最后,我们可以在时域中看到这一点,我们看到“抖动”波形(见图),我们正在看“抖动”.由于抖动远小于一个完整的周期(见图),我们可以说它是由“相位波动”(而不是频率波动)引起的.由于这些波动是噪声,它实际上是相位噪声.

所以SSB噪声密度=相位噪声

是什么导致相位噪声?以下是由振动(抖动)引起的石英晶体振荡器中的一些常见相位噪声源.随机噪声源:热(约翰逊)噪音、射击噪音、闪烁噪音(粉红噪音)、晶体缺陷(老化).

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