理解Crystek高性能振荡器的相位噪声

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在帮助理解相位噪声和抖动的同时高性能振荡器，本文还考察了振荡器相位噪声对系统性能的影响，强调使用超低相位噪声的重要性系统中的振荡器。

对于一个电气工程师来说，在理想的世界里噪音但什么是噪音？什么是电噪声？或更多本文的重点是：什么是相位噪声？作为工程师，我们凭直觉知道系统中的低噪声比高噪声好噪音然而，我们必须通常量化这种噪音接受的单位。我们还将检查相位的差异商品与低成本、高性能晶体振荡器的噪声性能。了解成本振荡器之间的性能权衡对于系统设计。很多时候我们看到两个竞争系统在性能上差别很大，但在价格上没有。这个振荡器相位噪声特性将主导整个系统性能和在振荡器可以提高系统的性能。
然而工程师可以容易地过度指定振荡器，因此，关键是要准确理解有源晶体振荡器相位噪声（或抖动）限制了系统性能。帮助有了这样的理解，关于相位噪声和抖动的教程就在顺序.

振荡器相位噪声和抖动在振荡器中，相位噪声是指输出信号的相位分量。这个方程式信号为：

上面，Δφ（）t是相位噪声，但A0将建立信噪比。图1说明了这一点。
噪声信号是随机的，从广义上讲，噪声可以被表征为干扰要处理或生成的主信号。它会干扰诸如电压、电流、相位等的任何物理参数，频率（或时间）等。因此，我们的想法是最大化信号并最小化噪声，以获得高信噪比SNR.

K是玻尔兹曼常数=-23 1.38x10（J/K）
T是绝对温度，单位为K
Δf和B都表示
测量单位为赫兹。
在没有任何信号的情况下，存在热噪声基底。这楼层可以用多种单位指定：瓦特、V2/Hz，V/Hz、dBm/Hz等等。对于有源石英晶振便于使用dBm/Hz来定义噪声密度。
在定义dBm/Hz之前，我们需要首先定义dBm是指50Ω系统中高于1 mW的分贝，并给出通过.

因此，根据上述等式，1mW等于0dBm。方程2给出了热噪声的大小代入K和T，我们得到：

其中B是感兴趣的带宽，我们将使用1Hz以对结果进行归一化。使用dBm方程（等式3），并且使用上面的结果，我们得到：

将带宽B设置为1Hz将在中给出最终结果dBm/Hz，并且由于log（1）为零，我们得到：

例如：什么是-50 dBm，单位为dBm/Hz，单位为1kHz带宽？解决方案：
功率（dBm/Hz）=-50-10log（1000）=-50-10（3）=-80 dBm/Hz
载波上的噪声可以分为两类；
随机性和确定性。随机噪声传播载波而确定性噪声在载波上产生边带如图2所示。将确定性组件添加到方程1现在变为

其中：md是确定性信号的振幅相位调制载波，fd是确定性信号。
噪声具有无限带宽，因此用于测量载波的仪器的带宽有噪声的频率，它测量的噪声就越高。对于例如，当您更改分辨率带宽时（等效到IF信道的物理带宽）分析仪，噪声幅度发生变化。因此，应该当指定振荡器或信号源的频谱纯度。理解Crystek高性能振荡器的相位噪声.

行业已经确定了相位的相关带宽1赫兹的噪声测量，称为归一化频率很少有频谱分析仪具有1Hz分辨率带宽。这样的频谱分析仪非常昂贵的事实上，你想离承运人越近测量，仪器成本就越高。频谱分析器将指定它可以测量的离载体的距离
（被称为可能的最低分辨率带宽）；在上面这个最大频率，可以将读数标准化为1Hz，包括以下内容：

例如，假设在从载波偏移10kHz的频率。以及决议仪器的带宽设置为1kHz。阶段是什么该点的噪声（dBc/Hz）？

信号的噪声频谱围绕载波频率，因此，有必要仅指定一侧。这种单边频谱被称为单边带（SSB）频谱。因此，信号的频谱纯度可以是通过其单边带（SSB）相位噪声完全量化如图3所示。

振荡器只不过是一个ASIC和一个石英晶体坯料。在大多数情况下，它甚至没有内部旁路电容器。水晶坯件是AT切割条
Q约为25K至45K。此低Q限制了闭合相位噪声。ASIC及其所有晶体管限制了底板噪声降低到大约-150 dBc/Hz。另一方面超低相位噪声振荡器采用离散高性能石英晶体振荡器拓扑结构，封装晶体Q大于70K以获得极好的接近相位噪声。这个离散振荡器拓扑结构建立了信噪比，因此地板低于-160 dBc/Hz。因此，上级使用非常高的Q晶体和良好.