射頻振蕩器6
相位噪聲和抖動(dòng)
相位噪聲是頻域的描述,而抖動(dòng)是時(shí)域的描述,同一現(xiàn)象的不同的描述。
相位噪聲是skirt,而抖動(dòng)是過(guò)零點(diǎn)的相位。
作為本振的時(shí)候,考慮的是相位噪聲。
作為時(shí)鐘的時(shí)候,考慮的是抖動(dòng)。
相位噪聲
如果是理想的osc的輸出它是一個(gè)干凈的頻譜,sinwt,但是由于相位噪聲的存在它不再是一個(gè)單位沖激函數(shù),而不是有邊帶的,skirt,如何來(lái)衡量這個(gè)skirt的大小,就是用相位噪聲。偏離載波wo處的一定頻率處,Δw處的單位帶寬內(nèi)的噪聲功率與載波功率之比,因?yàn)樵肼暿怯霉β首V密度描述的,所以單位帶寬。
哪是如何通過(guò)相位噪聲轉(zhuǎn)換成頻域呢?
如果相位噪聲是一個(gè)正弦函數(shù),θ(t )= θmsin(wmt), 其中幅度小于1,
這樣可以帶入到正弦信號(hào),其中,θm<<1,osc的輸出信號(hào)為:相當(dāng)于一個(gè)窄帶的相位調(diào)制信號(hào)。翻看通信原理,可以推導(dǎo)出,信號(hào)的輸出。
Vout = Asinwot + Aθm/2[sin(wo+wm)t + sin(wo-wm)t]
可以看成是一個(gè)調(diào)頻信號(hào)or調(diào)相信號(hào)。在wo處有一個(gè)強(qiáng)的信號(hào),在wo+-wm處處在兩個(gè)小旁瓣。輸出信號(hào)功率譜密度和相位噪聲功率譜密度關(guān)系。
Sθ(w) = θm^2 δ(w-wm)
Svout(w) = A^2[δ(w-wo)+1/2Sθ(w-wo)+1/2Sθ(wo-w)]
偏離載波功率wm處的單邊帶相位噪聲為
L(wm) = 10log(Svout(wo+wm)/A^2/) = 10log(Sθ(wm)/2)
通過(guò)噪聲通過(guò)相位的擾動(dòng)轉(zhuǎn)化成載波頻率周圍的兩個(gè)噪聲旁瓣。
瞬間時(shí)頻率是相位的微分,瞬時(shí)頻率偏差的功率譜密度與相位噪聲之間的關(guān)系。
SΔf(w) = w^2 Sθ(w)
對(duì)接收器來(lái)說(shuō):就是下變頻的時(shí)候,相鄰信道存在很強(qiáng)的干擾。
對(duì)發(fā)送器來(lái)說(shuō):不能干擾到鄰道。
抖動(dòng)
時(shí)鐘抖動(dòng)信號(hào)。
通過(guò)平均周期,然后隨機(jī)的周期和平均周期之間的差值。
有不同的定義,周期性抖動(dòng),實(shí)際周期和理想周期的差值。均方值RMS來(lái)描述。
周期到同期之間的差值。Pasadena定理。頻域的噪聲描述和時(shí)域的噪聲描述可以發(fā)生轉(zhuǎn)換,其實(shí)就是能量守恒定律。
相位噪聲的分析模型
振蕩器起振,環(huán)路增益必須大于1,然后,幅度和小的噪聲,被逐漸的放大,然后,驅(qū)使有源器件,進(jìn)入到飽和,截至不同的區(qū)域,所以它是一個(gè)非線性時(shí)變系統(tǒng)。
低頻噪聲比如。1/f噪聲會(huì)上變頻到載波附近。諧波附近也會(huì)疊加到載波附近。
什么是穩(wěn)態(tài),什么是自相關(guān)函數(shù),什么又是周期性穩(wěn)態(tài)過(guò)程。
穩(wěn)態(tài),是指一個(gè)系統(tǒng)或者過(guò)程達(dá)到一種平衡狀態(tài)。
自相關(guān)函數(shù):就是又來(lái)衡量時(shí)間序列數(shù)據(jù)中不同時(shí)間點(diǎn)的相關(guān)性的統(tǒng)計(jì)工具,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的模式和趨勢(shì)。
它是一個(gè)周期性穩(wěn)態(tài)的過(guò)程。系統(tǒng)的屬性或者特征,周期性的重復(fù)出現(xiàn),并且這種重復(fù)性是穩(wěn)態(tài)的。
噪聲有哪些
有交叉耦合對(duì)的,諧振腔,尾電流,偏置電阻。內(nèi)部。
外部,襯底耦合噪聲,電源噪聲。
Leeson模型


偏置電流源是限制相位噪聲的主要因素。
Real


Hajimiri模型
推導(dǎo)就是一個(gè)線性時(shí)變系統(tǒng)的推導(dǎo),利用單位沖擊響應(yīng)來(lái)推導(dǎo),傅里葉級(jí)數(shù),正交函數(shù)的積分。


什么意思?在偏置電流小的時(shí)候,當(dāng)幅度逐漸增大,晶體管呈現(xiàn)出開(kāi)關(guān)的特性電流全部流到一邊,此時(shí)振蕩幅度與電流呈正比,但是幅度太高,會(huì)把尾電流壓入線性區(qū),使得幅度增加不再是一個(gè)線性的增加,而不是逐漸變緩,因?yàn)榫€性區(qū)電流小。
相位噪聲的分析