频率是单位时间内完成周期性变化的次数,是描述周期运动频繁程度的量,常用符号f或ν表示,单位为秒分之一,符号为s-1.为了纪念德国物理学家赫兹的贡献,人们把频率的单位命名为赫兹,简称“赫”,符号为Hz.物理中频率的基本单位是赫兹(Hz),简称赫,也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)或吉赫9(GHz)做单位.1kHz=1000Hz,1MHz=1000000Hz,1GHz=1000MHz.如32.768KHZ,每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率,叫做固有频率.频率概念不仅在力学,声学中应用,在电磁学,光学与无线电技术中也常使用.
频率生成在当今几乎所有商业,工业和军事技术中都是一项基本功能.所有振荡器信号都包含一定程度的噪声.尽管简单的石英晶体振荡器,例如用电阻器-电容器(RC)或电感器-电容器(LC)谐振器构造的振荡器等
对于一些电路来说,许多应用需要石英晶体振荡器提供额外的稳定性和更低的噪声.
一个理想的振荡器会在一个频率上产生一个完全重复的信号.然而,石英晶振电子元件和频率确定谐振电路中的噪声过程导致瞬时频率围绕其中心值变化或抖动.这导致了在任何给定时间精确频率的不确定性,并且振荡器产生的频谱分布在窄频带上——大部分能量集中在中心频率附近.
有许多方法可以测量或表达这种振荡器噪声现象,但是精密振荡器最常见的方法是相位噪声.相位噪声在频域中测量,绘制为信号振幅对频率的关系图.这是显示在光谱分析仪上的表示.对于相对有噪声的信号,如果测量带宽设置正确,相位噪声可以直接在频谱分析仪上观察到.然而,对于诸如大多数晶体振荡器产生的干净信号,分析仪宽带本地振荡器的噪声高于待测源的噪声,因此无法直接观察到来自被测单元的噪声.因此,必须采用一些提高测量系统灵敏度的方法.

相位噪声测量框图

实现这种灵敏度提高的常见方法是比较一个振荡器和另一个振荡器.这是大多数有源晶振商用相位噪声测量系统的工作方式.一个非常低噪声的参考振荡器被调整到与被测单元完全相同的频率.当这两个信号被馈入相位检测器时,它们的相对相位被调整并锁定在90度偏移处,载波频率在混频器中被抵消.在对高频分量进行滤波之后,仅保留已经混合到基带频率的残余噪声调制.该噪声信号然后被放大以增加灵敏度.由于高频信号已经通过混合和滤波过程被去除,因此残余噪声信号可以用非常低的带宽分析器进行检查.
为了使相位噪声测量标准化,结果通常表示为在距离中心载波给定偏移距离的1Hz带宽中量的边带噪声功率载波信号功率的频率.然后绘制出如图所示的曲线图.

相位噪声
YH1322 OCXO@100Hz

这些图表显示了的性能精密低噪声有源晶振在10兆赫和100兆赫.这两个单位实现了更好的噪音下限大于-170dBc/Hz,大于10kHz偏离载波.这种方法先进的性能商业产品.

相位噪声
YH1321 OCXO@10MHZ

L(f) [ dBc/Hz ] vs f [ Hz ]

在较低的偏移频率下接近载波,相位噪声由质量决定贴片晶振的.100英镑兆赫晶体具有相当大的低于10MHz晶体的“Q”,所以噪音越低越大偏移.基于精密石英晶体的振荡器已经显示出提供最佳相位噪声性能可从任何市售设备获得.即使是简单的晶体时钟振荡器也能给出非常好的结果石英有源晶振固有频率稳定性导致的相位噪声性能.

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