如何通过相位噪声图确定相位抖动的来源

相位抖动是评估电子设备性能时需要考虑的一个关键因素。它是信号相位的变化，可能导致定时错误并影响整个系统的完整性。为了更好地理解并最大限度地减少相位抖动，工程师通常会使用相位噪声图。这些图直观地显示了影响相位调制的不同噪声源。

本 “4 分钟诊所 ”为您提供了分析相位噪声图和检测抖动主要来源的重点方法。通过这种技术，可以有针对性地改进设计，找出最大限度减少相位抖动的重点。您将能够优先考虑对减少相位抖动影响最大的设计优化。您还可以从下面的附加资源列表中进一步了解这一重要主题。

通过检查了解哪个偏移频率区域主导相位噪声积分

相位噪声图的剖析

相位噪声图的不同区域表示不同的噪声源。理想的正弦波没有噪声，在频谱中显示为脉冲函数。但是，当引入相位误差项时，就会出现相位调制，导致脉冲函数周围的频谱变宽。放大单个边带并将 Y 轴归一化为 dBc/Hz（每赫兹相对于载波的分贝数），就能得到相位噪声图。该图突出显示了可将噪声源分组的三个不同区域：定时基准、锁相环 (PLL) 和宽带。

相位噪声源可分为三个主要区域

分析主要噪声源

要确定相位抖动的主要来源，需要更详细地检查相位噪声图。一种有用的方法是在曲线图上方画一条每 10 分贝为 -10 dB 的线。通过逐渐降低这条线，直到与相位噪声曲线相交，您就可以精确定位主导积分的区域。该区域代表对相位抖动影响最大的噪声源。关键在于观察相位噪声曲线的哪一部分首先出现在 -10 dB/dec 参考线之上。

通过找出相位噪声曲线的交叉点和通过点，轻松确定哪个区域在积分中占主导地位

应用该技术

几个应用实例可以说明该技术如何帮助识别不同系统中的主要噪声源。在下图中，采用 PLL 来合成新的输出频率，环路主导的区域是相位抖动的最主要来源。因此，改进其他区域（如振荡电路和本底噪声）的影响微乎其微。

相位噪声图，显示 PLL 区域的主要相位噪声源

在下图所示的另一个应用中，偏移频率范围为 100 Hz 至 3 MHz 的振荡器显示，偏移频率较远的区域是相位抖动的主要来源。在这种情况下，集中精力降低输出缓冲器中的噪声可以显著提高设计效果。

相位噪声图，宽带噪声区域是相位噪声的主要来源

同样，对于频率范围在 1 Hz 至 10 kHz 之间的系统，近距离相位噪声占主导地位，这表明尽量减少谐振器振荡器电路组合和环境中的噪声至关重要。

相位噪声图，显示定时参考区域的主要相位噪声源

通过对相位噪声图进行简单而深入的检查，工程师可以有效地确定相位抖动的主要来源。通过在图中分离出感兴趣的区域，在其上方绘制一条 -10 dB 投影线，并确定交汇点，您就能深入了解相位抖动的主要来源。有了这些知识，您就可以将精力和资源用于优化对系统性能影响最大的特定噪声源。