相位噪声Phase Noise与信号矢量调制误差(EVM)的关系
相位噪声(Phase Noise),简称相噪,是指系统(如各种射频器件)在各种噪声的作用下引起的系统输出信号相位的随机变化。它是衡量频率标准源(高稳晶振、原子频标等)频稳质量的重要指标,随着频标源性能的不断改善,相应噪声量值越来越小,因而对相位噪声谱的测量要求也越来越高。
相噪是衡量频谱纯度的一个重要指标,表征的是频率的短期稳定度。单边带相位噪声L(f)来源于相位的波动,单位为 dBc/Hz,传统上定义为特定频偏处1 Hz带宽内的单边带(SSB)功率与载波功率之比,后在IEEE新版本中L(f) 定义更新为随机相位波动φ(t) 单边带功率谱密度Sφ(f) 的一半。
相位噪声测试:
相位噪声是指晶振输出频率中的相位误差。需使用相位噪声测试仪进行测试,评估晶振的短期稳定性和抗干扰能力,以确保其在各种条件下都能保持可靠的输出。
EVM是英文Error Vector Magnitude缩写,意为误差向量幅度。
在移动通信系统中,高阶QAM调制是提升数据传输速率的重要手段之一,蜂窝5GNR R17标准已支持下行1024 QAM调制,另外最新的短距标准IEEE 802.11be(即Wi-Fi 7)更是达到了4096 QAM,高阶调制对信号矢量调制误差(EVM)指标提出了更高的要求。
如图所示,相位噪声会影响信号的矢量调制误差(EVM)并进而恶化误码率(BER),对边缘星座点影响尤甚。在雷达系统中,缓慢移动的目标因多普勒频偏小导致其很靠近载频,很容易被淹没在相噪内,导致雷达系统无法识别该目标。
在高速有线数字通信系统中,由于像5G NR、芯片D2D、高性能服务器、数据中心等技术的推动,基本上每隔3至5年,有线传输速率就会翻番,同时对参考时钟的抖动指标提出了更高的要求。