 | В этой статье не процитировать какие - либо источники . ( декабрь 2016 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Осцилляторы создают различные уровни фазового шума или отклонения от идеальной периодичности. Фазовый шум, рассматриваемый как аддитивный шум, увеличивается на частотах, близких к частоте колебаний или ее гармоникам. Поскольку аддитивный шум близок к частоте колебаний, его нельзя удалить путем фильтрации без удаления сигнала колебаний.
Все хорошо спроектированные нелинейные осцилляторы имеют стабильные предельные циклы , а это означает, что в случае возмущения осциллятор естественным образом вернется к своему периодическому предельному циклу. При возмущении осциллятор реагирует возвращением по спирали в предельный цикл, но не обязательно в той же фазе. Это потому, что осциллятор автономен ; у него нет стабильного отсчета времени. Фаза может дрейфовать. В результате любое возмущение осциллятора вызывает дрейф фазы, что объясняет, почему шум, производимый осциллятором, преимущественно синфазен.
Шум напряжения генератора и спектры фазового шума [ править ]
Для характеристики шума в генераторе обычно используются два разных способа. S φ - спектральная плотность фазы, а S v - спектральная плотность напряжения. S v содержит как амплитудную, так и фазовую составляющие, но в генераторах фазовый шум преобладает, за исключением частот, далеких от несущей и ее гармоник. S v можно непосредственно наблюдать на анализаторе спектра, тогда как S φ можно наблюдать только в том случае, если сигнал сначала проходит через фазовый детектор. Другая мера шума генератора является L , который является просто S v нормализованы к власти в фундаментальном.
При t → ∞ фаза осциллятора неограниченно дрейфует, и поэтому S φ (Δ f ) → ∞ при Δ f → 0. Однако, даже если дрейф фазы неограничен, скачок напряжения ограничен диаметром предельный цикл осциллятора. Следовательно, при Δ f → 0 PSD v выравнивается, как показано на рисунке 3 (удалено из-за неизвестного статуса авторских прав) . Чем больше фазовый шум, тем шире ширина линии (чем выше частота излома) и тем ниже амплитуда сигнала в пределах ширины линии. Это происходит потому, что фазовый шум не влияет на общую мощность сигнала, он влияет только на его распределение. Без шума, Sv ( f ) - серия импульсных функций на гармониках частоты колебаний. Из-за шума импульсные функции расширяются, становятся толще и короче, но при этом сохраняется та же общая мощность.
Шум напряжения S v считается слабым сигналом за пределами ширины линии и, таким образом, может быть точно предсказан с помощью анализа слабого сигнала. И наоборот, шум напряжения в пределах ширины линии является большим сигналом (он достаточно велик, чтобы заставить схему вести себя нелинейно) и не может быть предсказан с помощью анализа слабого сигнала. Таким образом, анализ шума слабого сигнала, такой как доступный в симуляторах RF, действителен только до угловой частоты (он не моделирует сам угол).
Осцилляторы и частотная корреляция [ править ]
С приводом cyclostationary систем , которые имеют привязку по времени стабильной, корреляция по частоте представляет собой серию импульсных функций , разделенных е ø = 1 / T . Таким образом, шум на f 1 коррелирует с f 2, если f 2 = f 1 + kf o , где kявляется целым числом, и не иначе. Однако фаза, создаваемая генераторами, которые демонстрируют фазовый шум, нестабильна. И хотя шум, производимый генераторами, коррелирован по частоте, корреляция не является набором равноотстоящих импульсов, как в случае с управляемыми системами. Вместо этого корреляция представляет собой набор размытых импульсов. То есть шум на f 1 коррелирует с f 2, если f 2 = f 1 + kf o , где k близко к целому числу.
Технически шум, производимый осцилляторами, не является циклостационарным. Это различие становится существенным только тогда, когда выходной сигнал генератора сравнивается с его собственным выходом из далекого прошлого. Это может произойти, например, в радиолокационной системе, где текущий выходной сигнал генератора может быть смешан с предыдущим выходным сигналом после того, как он был задержан при перемещении к удаленному объекту и от него. Это происходит из-за того, что фаза генератора случайным образом изменилась во время пролета. Если время пролета достаточно велико, разность фаз между двумя сигналами становится полностью случайной, и два сигнала можно рассматривать как несинхронные. Таким образом, шум в обратном сигнале можно считать стационарным, поскольку он «несинхронен» с гетеродином,даже если обратный сигнал и гетеродин генерируются одним и тем же генератором. Если время пролета очень короткое, то разность фаз между ними не успевает стать рандомизированной, и шум рассматривается, как если бы он был просто циклостационарным. Наконец, если время пролета значимо, но меньше, чем время, необходимое фазе осциллятора, чтобы стать полностью рандомизированным, то фаза рандомизирована только частично. В этом случае необходимо внимательно учитывать размытие корреляционного спектра, возникающее при использовании осцилляторов.если время пролета значимо, но меньше, чем время, необходимое фазе осциллятора, чтобы стать полностью рандомизированным, то фаза только частично рандомизирована. В этом случае нужно внимательно учитывать размытие корреляционного спектра, возникающее при использовании осцилляторов.если время пролета значимо, но меньше, чем время, необходимое фазе осциллятора, чтобы стать полностью рандомизированным, то фаза только частично рандомизирована. В этом случае нужно внимательно учитывать размытие корреляционного спектра, возникающее при использовании осцилляторов.
Ссылки [ править ]
