頻率是單位時間內完成周期性變化的次數,是描述周期運動頻繁程度的量,常用符號f或ν表示,單位為秒分之一,符號為s-1.為了紀念德國物理學家赫茲的貢獻,人們把頻率的單位命名為赫茲,簡稱“赫”,符號為Hz.物理中頻率的基本單位是赫茲(Hz),簡稱赫,也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)或吉赫9(GHz)做單位.1kHz=1000Hz,1MHz=1000000Hz,1GHz=1000MHz.如32.768KHZ,每個物體都有由它本身性質決定的與振幅無關的頻率,叫做固有頻率.頻率概念不僅在力學,聲學中應用,在電磁學,光學與無線電技術中也常使用.
頻率生成在當今幾乎所有商業(yè),工業(yè)和軍事技術中都是一項基本功能.所有振蕩器信號都包含一定程度的噪聲.盡管簡單的石英晶體振蕩器,例如用電阻器-電容器(RC)或電感器-電容器(LC)諧振器構造的振蕩器等
對于一些電路來說,許多應用需要石英晶體振蕩器提供額外的穩(wěn)定性和更低的噪聲.
一個理想的振蕩器會在一個頻率上產生一個完全重復的信號.然而,石英晶振電子元件和頻率確定諧振電路中的噪聲過程導致瞬時頻率圍繞其中心值變化或抖動.這導致了在任何給定時間精確頻率的不確定性,并且振蕩器產生的頻譜分布在窄頻帶上——大部分能量集中在中心頻率附近.
有許多方法可以測量或表達這種振蕩器噪聲現象,但是精密振蕩器最常見的方法是相位噪聲.相位噪聲在頻域中測量,繪制為信號振幅對頻率的關系圖.這是顯示在光譜分析儀上的表示.對于相對有噪聲的信號,如果測量帶寬設置正確,相位噪聲可以直接在頻譜分析儀上觀察到.然而,對于諸如大多數晶體振蕩器產生的干凈信號,分析儀寬帶本地振蕩器的噪聲高于待測源的噪聲,因此無法直接觀察到來自被測單元的噪聲.因此,必須采用一些提高測量系統(tǒng)靈敏度的方法.

相位噪聲測量框圖

實現這種靈敏度提高的常見方法是比較一個振蕩器和另一個振蕩器.這是大多數有源晶振商用相位噪聲測量系統(tǒng)的工作方式.一個非常低噪聲的參考振蕩器被調整到與被測單元完全相同的頻率.當這兩個信號被饋入相位檢測器時,它們的相對相位被調整并鎖定在90度偏移處,載波頻率在混頻器中被抵消.在對高頻分量進行濾波之后,僅保留已經混合到基帶頻率的殘余噪聲調制.該噪聲信號然后被放大以增加靈敏度.由于高頻信號已經通過混合和濾波過程被去除,因此殘余噪聲信號可以用非常低的帶寬分析器進行檢查.
為了使相位噪聲測量標準化,結果通常表示為在距離中心載波給定偏移距離的1Hz帶寬中量的邊帶噪聲功率載波信號功率的頻率.然后繪制出如圖所示的曲線圖.

相位噪聲
YH1322 OCXO@100Hz

這些圖表顯示了的性能精密低噪聲有源晶振在10兆赫和100兆赫.這兩個單位實現了更好的噪音下限大于-170dBc/Hz,大于10kHz偏離載波.這種方法先進的性能商業(yè)產品.

相位噪聲
YH1321 OCXO@10MHZ

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

在較低的偏移頻率下接近載波,相位噪聲由質量決定貼片晶振的.100英鎊兆赫晶體具有相當大的低于10MHz晶體的“Q”,所以噪音越低越大偏移.基于精密石英晶體的振蕩器已經顯示出提供最佳相位噪聲性能可從任何市售設備獲得.即使是簡單的晶體時鐘振蕩器也能給出非常好的結果石英有源晶振固有頻率穩(wěn)定性導致的相位噪聲性能.

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有源晶振提供額外的穩(wěn)定性和更低的噪聲

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