每天一个知识点：射频相位噪声

您可以立即意识到相位噪声是“相位的噪声”。那么什么是相位呢？同样，相位的数学定义来自高中数学，如下面的方程所示：

相位的定义

当我们改变信号的相位时，信号会如何变化？以下图示会给你答案：红色图和蓝色图具有相同的频率和幅度，唯一的区别是相位。在图（c）中，你会清楚地看到差异。如果您在时域中看到信号，则相位差将导致信号发生延迟或提前。

相位对信号的影响

现在让我们考虑信号如何随频域中的相位而变化。看看以下三个图。红色图（a）和蓝色图（蓝色）具有相同的频率和幅度，唯一的区别是相位。我已经提到了时域差异（左栏），现在让我们来看看频域差异（中间列）。如果你只关注峰值点，你就不会发现蓝色信号和红色信号之间有任何明显的区别。但如果你仔细观察峰值点旁边的区域，你会发现蓝色信号和红色信号之间存在非常明显的差异。

相位对信号的影响

相位噪声是一种信号意外（不需要的）相移的噪声。在上面的描述中，我仅比较两个信号，但实际上噪声信号的相位在一个范围内保持变化。这就是我们称之为噪音的原因。 （如果相位移动到某个值并且始终保持相同，如上例所示，我们不会将其称为噪声，因为它只是一个可以轻松纠正的相移。我使用了一个只有两种情况的相位只是为了便于解释）。

为什么相位噪声是个问题？

为什么相位噪声成为问题？让我们看一下由相位噪声引起的几个问题，您将了解我们为什么要避免相位噪声。

下图中的顶行显示了一种没有任何噪声（甚至没有相位噪声）的理想信号。看看时域和频域，我只是假设信号是QAM调制的（如果它真的是QAM调制的，那么时域和频域应该有点不同，但我们假设一切都是正确的）。

然后假设信号遭受相位噪声。如果您在时域中绘制噪声信号，您将得到第二行中显示的图片。您需要注意的一点是频率响应。如果信号具有相位噪声，您将在信号峰的底部看到spreadind裙边，如下所示。并且相位噪声将出现在星座中，如右侧所示。你会看到星座被转动了。

相位噪声的影响

让我们看看由相位噪声引起的另一个问题情况。让我们假设接收器链中的本地振荡器具有理想的频率响应，如（a）所示，并且如（d）所示得到相位噪声。现在，这个接收链正在接收信号（有用信号）和干扰信号（无用信号），如（b），（d）所示。信号和干扰信号通过降频转换器，问题从这里开始。当本地振荡器（oscialltor）信号没有任何相位噪声时，你可以在下变频器之后（例如，通过使用滤波器）移除大部分干扰源，因为它们彼此分开，如（c）所示。但是当本地振荡器具有相位噪声并且（信号+干扰信号）被具有噪声的本地振荡器下变频时，结果将变为如（f）所示。由于信号和干扰频率响应都被本地振荡器的相位噪声扩散，并且相互作用的频率响应与信号频率响应重叠。在这种情况下，几乎不可能完全去除模拟级（例如，RF或IF级）中的干扰源。这就是本地振荡器的相位噪声特性如此重要的原因。

相位噪声影响的图示说明

还有另一种情况是相位噪声成为问题。让我们假设以下情况。在这种情况下，一个非常干净的弱电信号进入接收器，同时带有干扰的强信号同时进入接收器，在这种情况下，即使信号（有用信号）也是干净的可能会在附近信号的相位噪声下被掩埋，并且将无法正确解码。

相位噪声影响的图示说明