作者：鼎陽科技 張賀陽

穩(wěn)定的頻率源是許多電子設(shè)備和大多數(shù)射頻設(shè)備的共同需要，相位噪聲可以用來描述和測量這些頻率源的短期頻率穩(wěn)定性。本文將從使用角度簡述鼎陽SSA5000A頻譜儀相位噪聲分析功能的使用方法。

傳統(tǒng)相位噪聲測量方法

使用頻譜儀的頻譜分析功能是測量相位噪聲最傳統(tǒng)也是最直接、最廣泛使用的方法傳統(tǒng)相位噪聲測量方法。

如下圖所示。首先測量載波功率（Pc），單位為dBm。下一步使用差值光標(biāo)，將光標(biāo)設(shè)置到偏離載波的特定頻率，即相位噪聲邊帶中的一點(diǎn)。然后測量該偏移處1Hz帶寬內(nèi)的噪聲功率（Pn）。

傳統(tǒng)相位噪聲測量方法

如果將頻譜分析儀的分辨率帶寬（RBW）設(shè)置為1Hz來進(jìn)行掃描，需要的時(shí)間過長，可以使用噪聲光標(biāo)功能將RBW濾波器測量的噪聲歸一化為1Hz的帶寬，歸一化后噪聲的功率將降低NdB，其中N=10*log（RBW/Hz）。將噪聲功率（Pn）減去載波功率（Pc），即可得到給定偏移量下的相位噪聲，單位為dBc/Hz。

在絕大部分情況下，測量相位噪聲都需要在與載波不同的偏移量下重復(fù)這個(gè)過程。

相位噪聲分析功能

在實(shí)際測量的過程中，確定載波頻率之后使用不同的頻偏反復(fù)測量往往過于繁瑣，SSA5000A提供了一種自動(dòng)化測量的方法。

開機(jī)后點(diǎn)擊左上角的Spectrum Analyzer頻譜分析，進(jìn)入窗口管理頁面，點(diǎn)擊相位噪聲>Log Plot添加相位噪聲分析的窗口，此時(shí)頻譜儀工作在相位噪聲測量的模式。

相位噪聲分析的工作界面和頻譜分析的操作界面類似，如下圖所示：

①   工作模式

②   工作狀態(tài)區(qū)

③   測量結(jié)果區(qū)

④   掃描參數(shù)區(qū)

⑤   菜單區(qū)

相噪分析功能操作界面

1. 頻率設(shè)置

載波頻率：設(shè)置載波的頻率

自動(dòng)調(diào)諧：頻譜儀將自動(dòng)查找并設(shè)置載波頻率，并自動(dòng)設(shè)置偏移

起始頻率偏移：偏離載波頻率的最小值

終止頻率偏移：偏離載波頻率的最大值

在完成設(shè)置后，頻譜儀將自動(dòng)完成測量過程，并在定義的頻率偏移范圍內(nèi)重復(fù)測量

2. 信號(hào)追蹤設(shè)置

掃寬：由于輸入的源不一定很穩(wěn)定，會(huì)左右頻偏，導(dǎo)致測試結(jié)果有偏差。這個(gè)功能能在規(guī)定范圍內(nèi)跟蹤頻偏，減小頻率飄動(dòng)帶來的影響。

3. 測試結(jié)果參考

在規(guī)定的頻率偏移范圍內(nèi)測量到的單邊帶相位噪聲如圖所示。

在圖中，偏移范圍為100Hz至1MHz。橫坐標(biāo)使用了對(duì)數(shù)刻度，是因?yàn)檫@樣既可以獲得較寬的頻率范圍，又可以在接近載波時(shí)獲得更精細(xì)的分辨率——較小的偏移往往比較大頻率偏移時(shí)的相位噪聲更能反應(yīng)信號(hào)的質(zhì)量。

相位噪聲測量結(jié)果

其中，跡線1為原始數(shù)據(jù)，跡線2為平滑后的單邊帶相位噪聲。

SSA5000A相位噪聲功能的優(yōu)勢(shì)

1. 更低的顯示平均噪聲電平

使用頻譜分析儀進(jìn)行相位噪聲測量時(shí)，相位噪聲是通過載波功率和載波不同偏移的噪聲功率來計(jì)算的。

測得的噪聲功率一般很小，為了不把信號(hào)淹沒在頻譜儀的顯示平均噪聲電平中，要求頻譜儀的顯示平均噪聲電平很低。

SSA5000A的顯示平均噪聲電平低于-165dBm/Hz，用戶可以根據(jù)這項(xiàng)指標(biāo)和頻譜儀的相位噪聲來判斷輸入信號(hào)幅度是否合適，測量是否正確。

2. 更小的分辨率帶寬

在測量與載波偏移極小的相位噪聲時(shí)，對(duì)頻譜儀的性能具有很高的要求。為了避免同時(shí)測量到載波功率和噪聲功率，需要非常窄的分辨率帶寬。

SSA5000A的最小分辨率帶寬為1Hz，在相位噪聲測量的功能中起始頻率偏移也支持1Hz的設(shè)置。

3. 更低的相位噪聲

頻譜儀本身的相位噪聲也會(huì)對(duì)測試產(chǎn)生影響。頻譜分析儀通常有多個(gè)本地振蕩器（LO），在測試的過程中，頻譜分析儀的振蕩器也有自己的相位噪聲，會(huì)在測試信號(hào)經(jīng)過頻譜分析儀的不同階段中加入到測量信號(hào)的相位噪聲中。

因此，在使用頻譜分析儀測量相位噪聲時(shí)，需要將原始信號(hào)中的相位噪聲和儀器添加的相位噪聲區(qū)分開來。避免這一問題的最簡單的方法就是確保頻譜分析儀的相位噪聲指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于被測設(shè)備（DUT）。

鼎陽的SSA5000A在偏移10kHz下相位噪聲低于-105 dBc/Hz@1GHz，滿足相當(dāng)多的測量環(huán)境。