射频通信电路信息工程学院7.5 振荡器的频率稳定度振荡器的频率稳定度1 射频通信电路信息工程学院信息工程学院7.5.1 概述概述振荡器主要指标：振荡器主要指标：频率频率准确度准确度和和稳定度稳定度 准确度准确度绝对频差绝对频差相对频差相对频差稳定度稳定度在一定的时间间隔内，频率准确度的变化在一定的时间间隔内，频率准确度的变化 长期频率稳定度长期频率稳定度短期（瞬时）频率稳定度短期（瞬时）频率稳定度影响长期影响长期频率稳定度频率稳定度因素因素：（如如温度温度，电源电压电源电压，磁场磁场，负载负载等外界因素等外界因素） 元件老化、元件参数的慢变化元件老化、元件参数的慢变化振荡器所处环境条件变化振荡器所处环境条件变化影响短期影响短期频率稳定度频率稳定度因素因素电路中各种电路中各种随机噪声随机噪声2 射频通信电路信息工程学院信息工程学院研究研究短期频率稳定度短期频率稳定度也就是研究振荡器的也就是研究振荡器的相位噪声相位噪声 理想理想正弦波振荡器正弦波振荡器的输出信号为：的输出信号为： 实际实际正弦波振荡器正弦波振荡器的输出信号为：的输出信号为： 幅度调制幅度调制相位调制相位调制为什么？为什么？电路存在电路存在固有噪声固有噪声振荡器振荡器是非线性电路是非线性电路振荡器从起振振荡器从起振 平衡，平衡，AF1 AF=1，自限幅功能，自限幅功能，可可抑制抑制幅度调制幅度调制产生的产生的幅度噪声幅度噪声3 射频通信电路信息工程学院信息工程学院电路噪声电路噪声相位调制相位调制相位噪声相位噪声对频率的影响如何？对频率的影响如何？频率是相位的微分频率是相位的微分 振荡频率振荡频率 在在平均值上下平均值上下随机起伏随机起伏 振荡器的振荡器的频谱如何频谱如何？当当 时：时：载波载波载波载波相位噪声相位噪声0带带相位噪声相位噪声的振荡器的振荡器输出频谱输出频谱相乘，产生频谱搬移相乘，产生频谱搬移4 射频通信电路信息工程学院信息工程学院7.5.2 相位噪声的影响相位噪声的影响振荡器在通信机中的用途振荡器在通信机中的用途接收机、发射机的本振源接收机、发射机的本振源上混频器将上混频器将本振噪声转移到了发射频带内本振噪声转移到了发射频带内，发射信号发射信号不纯的频谱不纯的频谱对邻道信号对邻道信号产生干扰产生干扰。结果：结果：上混频上混频本振本振信号信号发射发射信号信号中频中频信号信号发射机：发射机：5 射频通信电路信息工程学院信息工程学院接收机：接收机：下混频下混频本振本振信号信号中频中频信号信号射频射频信号信号 下混频器将下混频器将本振噪声本振噪声转移到转移到了了中频段中频段，降低了信噪比，降低了信噪比 无本振噪声无本振噪声BW有本振噪声有本振噪声6 射频通信电路信息工程学院信息工程学院 倒易混频倒易混频下混频下混频本振本振信号信号中频中频信号信号射频射频信号信号结果：结果：本振噪声与强干扰本振噪声与强干扰进行进行倒易倒易混频混频变成中频变成中频 降低中频信噪比降低中频信噪比但但当本振当本振有噪声有噪声时时现象：现象：若若射频输入射频输入伴有强干扰伴有强干扰只要本振纯，且只要本振纯，且 就就不会不会对中频对中频产生干扰产生干扰7 射频通信电路信息工程学院信息工程学院7.5.3 频率稳定度的表示方法频率稳定度的表示方法 短期频率稳定度有短期频率稳定度有两种表征法两种表征法 频域频域单边相位噪声功率单边相位噪声功率时域时域阿伦方差阿伦方差阿伦方差阿伦方差的具体测量方法的具体测量方法 ， ，. ， 阿伦方差定义：阿伦方差定义：9 射频通信电路信息工程学院信息工程学院短期频率稳定度短期频率稳定度频域表示频域表示用用单边单边（SSB）相位噪声相位噪声 单边相位噪声单边相位噪声定义：定义：偏离偏离载频载频 一定量一定量 处处，单位频带单位频带内噪声功率内噪声功率 相对于相对于平均载波功率平均载波功率 的的dB数数 单位单位dBc/Hz dBc相对于载波功率大小相对于载波功率大小10 射频通信电路信息工程学院信息工程学院某振荡器工作在某振荡器工作在 1.0GHz 处的单边相位噪声功率谱举例处的单边相位噪声功率谱举例振荡器频谱振荡器频谱单边相位噪声功率谱单边相位噪声功率谱提高选频回路的提高选频回路的 Q 值值小结：小结：提高频率稳定度提高频率稳定度，减少相位噪声的，减少相位噪声的最有效办法最有效办法其次其次 减小减小由于非线性器件的作用使由于非线性器件的作用使 幅度噪声向相位噪声的转换幅度噪声向相位噪声的转换。12