作者：鼎陽科技 張賀陽
穩定的頻率源是許多電子設備和大多數射頻設備的共同需要，相位噪聲可以用來描述和測量這些頻率源的短期頻率穩定性。本文將從使用角度簡述鼎陽SSA5000A頻譜儀相位噪聲分析功能的使用方法。
傳統相位噪聲測量方法
使用頻譜儀的頻譜分析功能是測量相位噪聲最傳統也是最直接、最廣泛使用的方法傳統相位噪聲測量方法。
如下圖所示。首先測量載波功率（Pc），單位為dBm。下一步使用差值光標，將光標設置到偏離載波的特定頻率，即相位噪聲邊帶中的一點。然后測量該偏移處1Hz帶寬內的噪聲功率（Pn）。
傳統相位噪聲測量方法
如果將頻譜分析儀的分辨率帶寬（RBW）設置為1Hz來進行掃描，需要的時間過長，可以使用噪聲光標功能將RBW濾波器測量的噪聲歸一化為1Hz的帶寬，歸一化后噪聲的功率將降低NdB，其中N=10*log（RBW/Hz）。將噪聲功率（Pn）減去載波功率（Pc），即可得到給定偏移量下的相位噪聲，單位為dBc/Hz。
在絕大部分情況下，測量相位噪聲都需要在與載波不同的偏移量下重復這個過程。
相位噪聲分析功能
在實際測量的過程中，確定載波頻率之后使用不同的頻偏反復測量往往過于繁瑣，SSA5000A提供了一種自動化測量的方法。
開機后點擊左上角的Spectrum Analyzer頻譜分析，進入窗口管理頁面，點擊相位噪聲>Log Plot添加相位噪聲分析的窗口，此時頻譜儀工作在相位噪聲測量的模式。
相位噪聲分析的工作界面和頻譜分析的操作界面類似，如下圖所示：
① 工作模式
② 工作狀態區
③ 測量結果區
④ 掃描參數區
⑤ 菜單區
相噪分析功能操作界面
1. 頻率設置
載波頻率：設置載波的頻率
自動調諧：頻譜儀將自動查找并設置載波頻率，并自動設置偏移
起始頻率偏移：偏離載波頻率的最小值
終止頻率偏移：偏離載波頻率的最大值
在完成設置后，頻譜儀將自動完成測量過程，并在定義的頻率偏移范圍內重復測量
2. 信號追蹤設置
掃寬：由于輸入的源不一定很穩定，會左右頻偏，導致測試結果有偏差。這個功能能在規定范圍內跟蹤頻偏，減小頻率飄動帶來的影響。
3. 測試結果參考
在規定的頻率偏移范圍內測量到的單邊帶相位噪聲如圖所示。
在圖中，偏移范圍為100Hz至1MHz。橫坐標使用了對數刻度，是因為這樣既可以獲得較寬的頻率范圍，又可以在接近載波時獲得更精細的分辨率——較小的偏移往往比較大頻率偏移時的相位噪聲更能反應信號的質量。
相位噪聲測量結果
其中，跡線1為原始數據，跡線2為平滑后的單邊帶相位噪聲。
SSA5000A相位噪聲功能的優勢
1. 更低的顯示平均噪聲電平
使用頻譜分析儀進行相位噪聲測量時，相位噪聲是通過載波功率和載波不同偏移的噪聲功率來計算的。
測得的噪聲功率一般很小，為了不把信號淹沒在頻譜儀的顯示平均噪聲電平中，要求頻譜儀的顯示平均噪聲電平很低。
SSA5000A的顯示平均噪聲電平低于-165dBm/Hz，用戶可以根據這項指標和頻譜儀的相位噪聲來判斷輸入信號幅度是否合適，測量是否正確。
2. 更小的分辨率帶寬
在測量與載波偏移極小的相位噪聲時，對頻譜儀的性能具有很高的要求。為了避免同時測量到載波功率和噪聲功率，需要非常窄的分辨率帶寬。
SSA5000A的最小分辨率帶寬為1Hz，在相位噪聲測量的功能中起始頻率偏移也支持1Hz的設置。
3. 更低的相位噪聲
頻譜儀本身的相位噪聲也會對測試產生影響。頻譜分析儀通常有多個本地振蕩器（LO），在測試的過程中，頻譜分析儀的振蕩器也有自己的相位噪聲，會在測試信號經過頻譜分析儀的不同階段中加入到測量信號的相位噪聲中。
因此，在使用頻譜分析儀測量相位噪聲時，需要將原始信號中的相位噪聲和儀器添加的相位噪聲區分開來。避免這一問題的最簡單的方法就是確保頻譜分析儀的相位噪聲指標遠優于被測設備（DUT）。
鼎陽的SSA5000A在偏移10kHz下相位噪聲低于-105 dBc/Hz@1GHz，滿足相當多的測量環境。
