现代微波频率合成器技术.ppt

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1、现代微波频率合成器技术讲座刘光祜LiuGuanghu第一章相位噪声一、基本概念相位噪声（相噪）——噪声（加性噪声、闪烁噪声等）引起频率源输出相位的随机起伏；——相位噪声；噪声调相；零均值随机变量；——噪声调频；噪声边带；频率的瞬时起伏——短期频率稳定(短稳)。结论：相位噪声是噪声对主谱的随机调角（调频、调相）二、相位噪声的度量1、相位噪声的功率谱密度简单分析：单一频率产生的噪声调相：——有效值（应理解为统计值）单位B——测试等效带宽的数学含义：自相关函数的傅立叶变换，成立2、在RF定义的单边带相位噪声功率谱密度L(fm)没有相

2、噪的理想频谱实际的输出，相噪常用测量方法定义单位单位：当时，可证明3、短稳的阿仑方差（无间歇二采样方差）——相位噪声的时域指标τ——取样时间，M——测量次数采用阿仑方差的原因：频率短稳的标准方差对某些相噪因数不收敛。阿仑方差与相位噪声谱密度的关系：公式使用上的困难：——？，——？4、剩余调频——在一定带宽内，噪声调频产生的频偏的统计值三、相位噪声的产生机理1、加性噪声引起放大器的相位噪声基底模型：矢量图：分析结果：放大器相位噪声功率谱密度（基底）为或2、闪烁噪声（噪声）使放大器近端相位噪声恶化Fc——噪声转角频率——放大器相噪基底

3、，——噪声3、振荡器的相位噪声（1）Leeson模型及结论其中振荡器相噪功率谱密度：几个结论：（1）振荡器相噪大于放大器相噪（2）（半带宽）时，靠近输出频率，相噪恶化（3）高Q振荡器的相噪指标高（2）振荡器相位噪声的幂律谱结构将表式代入后——白调相噪声；——白调频噪声；——闪烁调相噪声；——闪烁调频噪声；●高Q与低Q振荡器的差别：时（高Q）时（低Q）●晶振与LC-VCO的差别●加入高Q谐振器对振荡器相位噪声的改善四、相位噪声对电路系统的影响1、相位噪声使信号解调后基带信噪比下降；2、接收机本振相位噪声可能使信号干扰经“倒易混频”进

4、入中频通带。3、多进制数字调制系统（如QAM）对相位噪声提出更高要求例：LO相噪引起QAM状态偏移，产生误码16-QAM星座图通信领域相关文献举例：●SensitivityofSingle-carrierQAMSystemstophaseNoiseArisingfromtheHot-carriereffect2006IEEE●AnalysisoftheeffectsofphaseNoiseinFilteredMulti-tone(FMT)Modulatedsystems2004IEEE●EffectofCarrierFrequen

5、cyOffsetandPhaseNoiseonthePerformanceofWFMTSystems2006IEEE●EffectofPhaseNoiseonRFCommunicationSingles2000IEEE●EffectofFrequencyInstabilityCausedbyPhaseNoiseonthePerformanceofFastFHCommunicationSystem2004IEEE●EffectofRFOscillatorPhaseNoiseonPerformanceofCommunicationSy

6、stem2004IEEE●LocalOscillatorPhaseNoiseandEffectoncorrelationMillimeterwaveReceiverPerformance●UnderstandingtheEffectsofPhaseNoiseinOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing2001IEEE4、相位噪声对OFDM系统性能的影响是当前热门学术话题OFDM相关文献举例：●EffectsofPhaseNoiseat60thTransmitterandReceiveronth

7、ePerformanceofOFDMSystems2006IEEE●CompensationofPhaseNoiseinOFDMwirelessSystems2007IEEE●CommonMagitudeerrorDuetoPhaseNoiseinOFDMSystems2007IEEE●AnalysisofPhaseNoiseEffectsonTime-DirectionDifferentialOFDMReceivers2005IEEE●PerformanceAnalysisofOFDMSystemswithPhaseNoise2

8、007IEEE●OntheDetectionofOFDMSignalsinthePresenceofStrongPhaseNoise●OntheCalculationofOFDMErrorPerformancewithPhaseNoiseinAWG