一、相位噪声的根本概念
图1 正弦信号的频谱（无相位改变以及有相位改变的或许景象）
为了更为精确的描绘相位噪声，一般界说其为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其间，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。如一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声界说为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值，即在fm频率处1Hz规模内的面积与整个噪声频下的一切面积之比，如下图2所示。
图2 相位噪声的根本界说
二、TIE颤动的根本概念及其与相位噪声的联系
TIE(Time Interval Error)，时刻距离差错，是指信号的实践边缘与其抱负边缘之间的误差，抱负边缘可认为固定频率信号的边缘方位，如100MHZ的信号，那么上升边缘方位就固定在10ns的整数倍方位处；也能够经过CDR（时钟数据康复）的办法康复出的时钟作为抱负时钟。如下图3所示，实践时钟信号的每一个实践边缘方位与抱负时钟的边缘方位都会做一个比较，它们之间的差值就叫做TIE颤动。
图3 TIE颤动参数的丈量办法
三、依据示波器的相位噪声丈量办法
依据上文的剖析，相位噪声是指信号相位的随机性动摇的功率谱密度，在频域里相位噪声一般被表达为dBc/Hz。假如信号的相位噪声值十分小，那么则需求运用具有高动态规模的频域仪器进行丈量，才干得到较好的成果。假如信号的相位噪声在-70dBc(或许结合均匀办法为-80dBc)以上，则能够挑选运用示波器进行测验。现在丈量相位噪声主要有三种仪器，一是频谱仪，二是示波器，三是专用的相位噪声剖析仪。频谱仪中一般具有相位噪声的测验项，能够从信号频谱上丈量出相位噪声的值并进行恰当的批改即可，测验原理即为测验某一指定偏移频率处的功率电平（1Hz带宽内）与载波总功率电平的比值；运用示波器进行相位噪声的丈量则是在时域里先测验出颤动，然后再将颤动值依照上述说到的相位噪声与颤动的转化联系转化得到；因为示波器和频谱仪的动态规模有限，因而关于很小的相位噪声很难测验得十分精确。因而假如需求精确的测验比较小的相位噪声时，则能够选用专门测验相位噪声的相位噪声测验仪。
下面为运用力科示波器对相位噪声的丈量办法及过程：
Step1：在示波器的“Timebase”按钮中挑选“Fixed Sample Rate”,并设置一个合理的采样率以保证在信号边缘上收集到足够多的样本点，如图4所示。
图4 运用力科示波器丈量相位噪声过程1
图5运用力科示波器丈量相位噪声过程2
Step2：设置示波器的最小收集窗口时刻至少为1ms，这将在FFT频谱中供给1KHz的频率分辨率。时刻窗口越长，FFT频谱的频率分辨率越高（比方说5ms的收集时刻窗口将得到200Hz的FFT频谱分辨率），如图5所示。
Step3：如下图所示，关于204.8MHz的时钟信号，为了取得一个很大的捕获时刻窗口，咱们收集了100M的采样点数，取得5ms的捕获时刻窗口，如图6所示。
图6运用力科示波器丈量相位噪声过程3
图7运用力科示波器丈量相位噪声过程4
Step4：丈量时钟波形的TIE颤动。设置输入源为时钟，如图7所示。
Step5：在TIE参数设置栏里的VClock中挑选“Find Frequency”，如图8所示。
图8运用力科示波器丈量相位噪声过程5
图9运用力科示波器丈量相位噪声过程6
Step6:对TIE丈量参数进行“Track”函数剖析，如图9所示。
Step7：关掉 PLL并恰当微调“Customer Frequency”以取得“Track”函数曲线的最大平整度，如图10所示。
图10运用力科示波器丈量相位噪声过程7
图11运用力科示波器丈量相位噪声过程8
Step8：对Track曲线进行FFT剖析，如图11所示。
Step9：挑选FFT参数设置中的“Magnitude”、“VonHann”、“LeastPrime”，并去掉“Suppress DC”挑选，如图12所示。
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图12运用力科示波器丈量相位噪声过程9
图13运用力科示波器丈量相位噪声过程10
Step10：对颤动的FFT进行Log10运算，如图13所示。
Step11：在“Rescale”运算设置中，挑选乘以“20”，然后经过下述公式决议需求添加的常数：20log10（pi*carrier frequency）。在本例中，20log10（643398175）=176，在“Rescale”运算设置中输入该常数值，如图14所示。
图14运用力科示波器丈量相位噪声过程11
图15运用力科示波器丈量相位噪声过程12
Step12：运用一个光标放置在相应的相位噪声偏移频率（比方10khz）方位并直接从F4曲线中读出cursor对应的以DBC为单位的相位噪声值。如本例中的10khz的相位噪声为-109.63dBc，如图15所示。
四、小结
本文扼要介绍了相位噪声及其TIE颤动的概念及其彼此转化联系，并要点介绍了依据力科示波器是怎么丈量出TIE颤动并将颤动参数转化为相位噪声的。
五、参阅文档
1、Phase Noise and Jitter Requirements for Serial IO Applications,SI time Application Notes
2、Lecroy Step by Step references：How to measure phase noise,Mike Hertz,Lecroy
