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产业气象站■射频相位噪声介绍

您可以偶然地意识到相位噪声是“是关于相位的噪声” 。 那么什么是相位 。 同样 ， 相位的数学定义仅来自高中数学 ， 如下所示 。
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当我们改变信号的相位时 ， 信号将如何改变 。 以下图片将为您提供答案 。 红色图和蓝色图具有相同的频率和幅度 ， 唯一的区别是相位 。 在图（c）中 ， 您会清楚地看到差异 。 如果在时域中观察信号 ， 则相位差会导致信号延迟或超前 。
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相位的时域变化图
现在考虑一下信号在频域中如何随相位变化 。 请看以下三个图 。 红色曲线（a）和蓝色曲线（蓝色）具有相同的频率和幅度 ， 唯一的区别是相位 。 我已经提到了时域差异（左列） ， 现在让我们看一下频域差异（中列） 。 如果仅关注峰值 ， 则蓝色信号和红色信号之间不会有任何明显的区别 。 但是 ， 如果仔细观察峰值点附近的区域 ， 您会发现蓝色信号和红色信号之间的区别非常明显 。
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相位的时域和频域图
相位噪声是一种信号的意外（有害）相移的噪声 。 在上面的描述中 ， 我仅比较了两个信号 ， 但实际上 ， 噪声信号的相位在特定范围内保持变化 。 这就是为什么我们称其为噪音 。 （如果相位偏移到某个值并一直保持与上述示例相同 ， 我们就不会将其称为噪声 。 这只是一个可以轻松校正的相位偏移 。 我只使用了两种情况下的相位只是为了便于说明） 。
为什么相位噪声是一个问题？
为什么相位噪声会成为问题？让我们看一下由相位噪声引起的几个问题 ， 您将对为什么要避免相位噪声有所了解 。
下图中的第一行显示了一种没有任何噪声（甚至没有相位噪声）的理想信号 。 看一下时域和频域波形 ， 我只是假设信号是经过QAM调制的（如果实际上是QAM调制的 ， 则时域和频域应该有所不同 ， 但是我们假设一切都正确） 。
然后假设信号遭受相位噪声 。 如果在时域中绘制噪声信号 ， 则会在第二行中显示一个图 。 您需要注意的一件事是频率响应 。 如果信号具有相位噪声 ， 您将在信号峰值的底部看到展平裙边缘 ， 如下图所示 。 相位噪声将出现在星座图中 ， 如右侧所示 。 您会看到星座发生了旋转 。
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相噪对信号质量的影响
让我们看看由相位噪声引起的另一种有问题的情况 。 假设接收链路中的本地振荡器具有理想的频率响应 ， 如（a）所示 ， 并且处于相位噪声之下 ， 如（d）所示 。 现在 ， 此接收方链路正在接收信号（有用信号）和干扰源（有害信号） ， 如（b） ， （d）所示 。 信号和干扰源经过一个下变频器 ， 问题就从这里开始 。 当本地oscialltor（振荡器）信号没有任何相位噪声时 ， 您可以去除下变频器之后的大部分干扰源（例如通过使用滤波器） ， 因为它们相互分离 ， 如图（c）所示 。 但是 ， 当您的本地振荡器具有相位噪声 ， 并且（信号+干扰源）被受噪声影响的本地振荡器下变频时 ， 结果将变为（f）所示 。 由于信号和干扰源的频率响应都被本地振荡器的相位噪声扩展 ， 并且干扰源的频率响应与信号频率响应重叠 。 在这种情况下 ， 几乎不可能在模拟阶段（例如 ， RF或IF阶段）完全去除干扰源 。 这就是为什么本地振荡器的相位噪声特性如此重要的原因 。
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相噪对信号质量影响的原理图说明
在另一种情况下 ， 相位噪声可能会成为问题 。 让我们假设以下情况 。 在这种情况下 ， 接收机会收到一个功率很弱的非常干净的信号 ， 同时接收器也会同时收到一个带有干扰源的强信号 ， 在这种情况下 ， 即使信号（有用信号）也很干净 ， 但也可能被埋在附近信号的相位噪声下 ， 因此无法正确解码 。


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