相位噪聲指標對于當前的射頻微波系統、移動通信系統、雷達系統等電子系統影響非常明顯，將直接影響系統指標的優劣。該項指標對于系統的研發、設計均具有指導意義。相位噪聲指標的測試手段很多，如何能夠精準的測量該指標是射頻微波領域的一項重要任務。隨著當前接收機相位噪聲指標越來越高，相應的測試技術和測試手段也有了很大的進步。同時，與相位噪聲測試相關的其他測試需求也越來越多，如何準確的進行這些指標的測試也愈發重要。

1、引言

隨著電子技術的發展，器件的噪聲系數越來越低，放大器的動態范圍也越來越大，增益也大有提高，使得電路系統的靈敏度和選擇性以及線性度等主要技術指標都得到較好的解決。同時，隨著技術的不斷提高，對電路系統又提出了更高的要求，這就要求電路系統必須具有較低的相位噪聲，在現代技術中，相位噪聲已成為限制電路系統的主要因素。低相位噪聲對于提高電路系統性能起到重要作用。

相位噪聲好壞對通訊系統有很大影響，尤其現代通訊系統中狀態很多，頻道又很密集，并且不斷的變換，所以對相位噪聲的要求也愈來愈高。如果本振信號的相位噪聲較差，會增加通信中的誤碼率，影響載頻跟蹤精度。相位噪聲不好，不僅增加誤碼率、影響載頻跟蹤精度，還影響通信接收機信道內、外性能測量，相位噪聲對鄰近頻道選擇性有影響。如果要求接收機選擇性越高，則相位噪聲就必須更好，要求接收機靈敏度越高，相位噪聲也必須更好。

總之，對于現代通信的各種接收機，相位噪聲指標尤為重要，對于該指標的精準測試要求也越來越高，相應的技術手段要求也越來越高。

2、相位噪聲基礎

2.1、什么是相位噪聲

相位噪聲是振蕩器在短時間內頻率穩定度的度量參數。它來源于振蕩器輸出信號由噪聲引起的相位、頻率的變化。頻率穩定度分為兩個方面：長期穩定度和短期穩定度，其中，短期穩定度在時域內用艾倫方差來表示，在頻域內用相位噪聲來表示。

2.2、相位噪聲的定義

IEEE standard 1139-1988：以載波的幅度為參考，在偏移一定的頻率下的單邊帶相對噪聲功率。這個數值是指在1Hz的帶寬下的相對噪聲電平，其單位為dBc/Hz。該定義最早是基于頻譜儀法測試相位噪聲，不區分調幅噪聲和調相噪聲。

IEEE standard 1139-1999：單邊帶相位噪聲L(f)定義為隨機相位波動單邊帶功率譜密度Sφ(f)的一半，其單位為dBc/Hz。其中Sφ(f)為隨機相位波動φ(t)的單邊帶功率譜密度，其物理量綱是rad2/Hz。 該定義基于鑒相器法測量相位噪聲，使載波降頻變換為接近直流，高噪聲下，會引起L(f)和Sφ(f)之間顯著的差異。

3、CW信號相位噪聲的測試原理及方法

3.1、頻譜儀測試法

3.1.1、直接頻譜分析（Marker Function）

該方法按照相位噪聲的基本定義，首先測量中心載波的信號功率，然后測量某一頻偏處噪聲功率，最后做計算即可得到相位噪聲值。

3.1.2、頻譜儀自動測試（Phase Noise）

該方法還是基于頻譜儀測試載波功率和噪聲功率，但是可以自動進行測試，并顯示出完整的測試曲線，頻偏范圍可以自由設定，操作簡便快捷，精準度比頻譜儀直接測試法要高，測試速度要快。

總之，頻譜儀法測試相位噪聲均基于頻譜測試的結果進行相位噪聲的計算，該測試法無法區分調幅噪聲和相位噪聲，靈敏度受儀器固有的相位噪聲限制，無載波抑制，測量范圍受分辨率濾波器形狀因子限制，動態范圍有限等缺點；但是，該方法測試設置簡單、快捷，頻率偏移范圍大，可測試很多信號源的特性，比如：雜散發射、鄰信道功率泄漏、高次諧波；并且可以直接顯示相位噪聲曲線（當調幅噪聲忽略不計時）。

3.2、鑒相器測試法

3.2.1、鑒相器測試原理

鑒相器法是采用被測信號源與一同頻參考信號源進行鑒相，鑒相器輸出信號經低通濾波器和低噪聲放大器后輸入到頻譜儀或接收機中。

3.2.2、延遲線測試法

延遲線法是把被測信號分成兩路，一路信號經過延遲線后與另一路經過一個移相器移相后的信號進行鑒相，然后再濾波放大分析。延遲線的作用是將頻率的變化轉化為相位的變化，當頻率變化時，將在延遲線中引起相位正比例的變化。雙平衡混頻器將相位變化轉化為電壓變化。