為什么相位噪聲會(huì)成為問(wèn)題看了就知道

你可以立刻意識(shí)到相位噪聲是“相位的噪聲”。 那什么是相位呢？ 同樣，相位的數(shù)學(xué)定義來(lái)自高中數(shù)學(xué)，如下所示。

相位的定義

紅色圖和藍(lán)色圖具有相同的頻率和振幅，唯一的區(qū)別是相位。 在圖 c 中，你可以清楚地看到。 如果你在時(shí)域中看到一個(gè)信號(hào)，相位差會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的延遲或提前。

現(xiàn)在我們來(lái)考慮一下，信號(hào)在頻域中是如何隨相位變化的。 看看下面的三個(gè)情節(jié)。 紅色圖（a）和藍(lán)色圖（藍(lán)色）具有相同的頻率和振幅，唯一的區(qū)別是相位。 我已經(jīng)提到了時(shí)域差異（左列） ，現(xiàn)在讓我們看看頻域差異（中心列）。 如果你只關(guān)注峰值點(diǎn)，你不會(huì)發(fā)現(xiàn)任何明顯的區(qū)別之間的藍(lán)色信號(hào)和紅色信號(hào)。 但是如果你仔細(xì)觀察峰值點(diǎn)旁邊的區(qū)域，你會(huì)發(fā)現(xiàn)藍(lán)色信號(hào)和紅色信號(hào)之間有很大的不同。

相位噪聲是一種信號(hào)的意外（無(wú)用的）相移噪聲。 在上面的描述中，我只比較了兩個(gè)信號(hào)，但實(shí)際上噪聲信號(hào)的相位在一定范圍內(nèi)不斷變化。 這就是為什么我們叫它噪音。 （如果相位移動(dòng)到一個(gè)特定的值，并且一直保持不變，就像上面的例子一樣，我們不會(huì)稱之為噪聲。 這只是一個(gè)很容易糾正的相位變化。 我使用了一個(gè)只有兩個(gè)階段的案例，只是為了便于解釋）。

為什么相位噪聲會(huì)是個(gè)問(wèn)題？

為什么相位噪聲會(huì)成為問(wèn)題？ 讓我們看一系列由相位噪聲造成的問(wèn)題，你就會(huì)知道為什么我們要避免相位噪聲。 下面圖表的頂行顯示了一種沒(méi)有任何噪聲（尤其是沒(méi)有相位噪聲）的信號(hào)。 看一下時(shí)域和頻域，假設(shè)信號(hào)是 QAM 調(diào)制的。 然后假設(shè)信號(hào)受到相位噪聲的影響。 如果你在時(shí)間域繪制噪聲信號(hào)，你會(huì)得到第二行顯示的圖。 你們需要注意的是，頻率響應(yīng)。 如果一個(gè)信號(hào)有相位噪聲，你會(huì)看到展開(kāi)裙底的信號(hào)如下圖中間圖所示。 相位噪聲會(huì)出現(xiàn)在調(diào)制以后的星座圖中，如右邊所示。

讓我們看看由相位噪聲引起的另一個(gè)問(wèn)題。 讓我們假設(shè)你在接收機(jī)鏈上的本機(jī)振蕩器具有理想的頻率響應(yīng)，如（a）所示，并處于（d）所示的相位噪聲之下。 現(xiàn)在這個(gè)接收器鏈接收信號(hào)（需要信號(hào)）和干擾信號(hào)（不需要信號(hào)） ，如（b） ，（d）所示。 信號(hào)和干擾通過(guò)下變頻器，問(wèn)題就從這里開(kāi)始。 當(dāng)本地信號(hào)沒(méi)有任何相位噪聲時(shí)，下變頻器后的大部分干擾（例如，使用濾波器）可以消除，因?yàn)樗鼈儽舜朔蛛x，如（c）所示。 但是，當(dāng)你的本機(jī)振蕩器有相位噪聲，而且（信號(hào) + 干擾）被噪聲本機(jī)振蕩器降低時(shí)，結(jié)果就會(huì)如（f）所示。 由于信號(hào)和干擾信號(hào)的頻率響應(yīng)都是通過(guò)本機(jī)振蕩器的相位噪聲來(lái)傳播的，因此相干信號(hào)的頻率響應(yīng)與信號(hào)的頻率響應(yīng)是重疊的。 在這種情況下，幾乎不可能完全去除模擬級(jí)（例如RF或IF級(jí)）中的干擾。 這就是為什么本機(jī)振蕩器的相位噪聲特性如此重要的原因。

還有另外一種情況，相位噪聲也會(huì)成為問(wèn)題。 我們假設(shè)下面的情況。 在這種情況下，一個(gè)非常干凈的弱功率信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)，同時(shí)一個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)，在這種情況下，即使信號(hào)（我們需要的信號(hào)）是干凈的，也可能被埋沒(méi)在附近信號(hào)的相位噪聲之下，不能被正確解碼。

總之，相位噪聲在時(shí)序上（示波器看到的）是抖動(dòng)，在頻域上看到的是寬裙邊，是我們不希望看到的噪聲。相位噪聲出現(xiàn)在發(fā)射本振（TX LO）中會(huì)嚴(yán)重影響星座圖的EVM，接收本振（RX LO）中會(huì)嚴(yán)重影響信號(hào)的解調(diào)。
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