| 4.2概要设计
相位噪声测量软件本身由四个模块组成，分别是系统支持模块、用户接口模块、测量实现模块和辅助模块。
系统支持模块主要是为方便软件使用而设计：支持测量结果的报表、打印和存储，并管理软件占用的资源。
用户接口模块是用户和该软件进行交互的渠道。安装程序将软件安装到频谱分析仪内部后，生成自己的菜单树，用户通过这些菜单的组合，就可以完成相应的测量任务；同时，设计了几种不同的报表方式：对数曲线报表、点频测量、数字报表等，最大限度地满足用户测试需求。
测量实现模块是该软件的重点，主要是完成相噪测量功能。该模块包括四大部分：测量参数自适应、单频偏点测量、对数曲线测量、RMS噪声测量。免费论文。测量参数自适应算法主要是根据测量状态设置扫宽、扫描时间、分辨率带宽、视频带宽等参数，并使它们之间满足一定的关系；对数曲线测量为用户提供了一定频偏范围内的相噪特性，方便用户对被测目标的定量分析；单频偏点测量则是测量偏离载波一定频率处的相位噪声指标；RMS噪声测量是在一定带宽内，对某一噪声轨迹进行积分。
辅助模块是为了方便操作人员测量而设置的各功能菜单的在线帮助。
4.3软件算法
以一个实例来说明相噪软件的具体算法： 测量一个300MHz载波信号在10kHz频偏处的相噪。
首先复位频谱分析仪，根据被测载波设定中心频率，峰值。如果信号幅度>参考电平，不断增加参考电平直至其值≥信号幅度，并设定‘频标à参考电平’，使信号幅度以最适当的形式显示在屏幕上。
对测量轨迹进行‘峰值搜索’，‘峰值à中心频率’，并将扫宽缩小10倍，并多次执行直至扫宽≤2MHz，使信号以频率分辨率较高的扫宽显示出来。
设定扫宽为4*频偏，分辨率带宽为300Hz，视频带宽为300Hz，设置‘频标差值’和‘噪声频标开’，如果信号幅度＞-40dBm，则减小参考电平，以使噪声曲线能显示在屏幕下半部分。
设定频标差值为10kHz，则屏幕显示标注区的频标差值读数即为10kHz频偏处的相位噪声。
软件实现的具体算法和固定单频偏点相噪的测量方法是一致的。与之相比较，相噪测量软件把信号的最小频偏和最大频偏之间单点的相噪画成了一条曲线，其中横坐标为频偏的对数表示，纵坐标为相噪的对数表示。
4.4功能实现
用户可以根据需要设置待测量的参数信息：如载波频率、最小频偏、最大频偏、单频偏点、参考电平等测量状态 ，以及一些对轨迹和信号的自动处理方式（如轨迹平滑百分比、信号跟踪、轨迹滤波），选择合适的测量方法；频谱分析仪自动显示测量结果，生成测量报表，且用户可以对结果进行保存或打印等操作。选件还为操作人员提供了功能菜单的在线帮助。主要测量方法如下：
1）对数曲线测量：根据噪声测量的配置（载波、最小频偏、最大频偏等）测量载波的噪声边带，并将测量结果显示在直角坐标系上。坐标系的横坐标为频偏的对数表示，纵坐标为相噪的对数表示。测量结果以轨迹的形式给出，轨迹的每一点（X，Y）表示在X频偏处的相噪参数Y；通过一个活动频标，操作员可以选择轨迹上的任意一点，读出该点的坐标读数；一次测量设置就可以得到偏离载波在所设范围内的相位噪声。对数曲线的测量结果可以形成报表、保存或打印。
2）单频偏点测量：提供一个测量单点频偏处相噪的快速方法。频谱分析仪的扫宽设置为频偏的4倍，中心频率为载波频率，扫描方式连续；在频偏处设置一个普通频标，则该频标的幅度读数就是所测频偏处的相噪参数。使用该测量功能，连续的相位噪声测量能够以单一频率偏移的形式来进行。
3）均方根相位噪声测量：在所选择频率范围内，可以把相位噪声测量结果积分，计算出给定带宽内总的均方根噪声。频率限制用软件来设置，积分时所选用的点数可以选择，这允许在速度与精度之间折衷。使用执行键开始计算，结果以弧度显示。
5测量注意事项
应用频谱分析仪可以灵活方便地测量信号的相位噪声，精确显示离散干扰。但也有如下限制：
1）只有频谱分析仪内部噪声优于被测量的噪声6dB以上，才能得到较准确的测量结果。这是因为测量值由被测设备的相位噪声和频谱分析仪本振的相位噪声以及热噪声三部分组成。在偏离载波较近处能达到的动态范围的下限主要取决于频谱分析仪自身的相位噪声；在偏离载波较远处能达到的动态范围的下限主要取决于频谱分析仪的本底噪声（灵敏度）。若被测噪声远大于分析仪的内部噪声，便不会引入显著误差；当外部噪声电平接近内部噪声时，测量便存在误差，这时可以首先在不加输入信号情况下测出系统的固有噪声值，然后通过频谱分析仪厂商提供的误差图表对结果进行校正。表1列出内部噪声对测量结果的影响：
表1 内部噪声对测量结果的影响
| 相对于内部噪声的被测噪声电平（dB） |
20 |
15 |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
| 被测噪声的误差（dB） |
0.04 |
0.14 |
0.46 |
0.58 |
0.75 |
0.97 |
1.26 |
1.65 |
2.20 |
3.02 |
4.33 |
6.87 |
2）必须正确设置频谱分析仪参数。分辨率带宽决定了偏离载波F处的载波电平的抑制能力，减小分辨率带宽能减小测量系统中的噪声和更好的抑制载波电平，从而减小测量误差。扫描时间与扫宽和分辨带宽的设置存在以下关系： TS=K （7）
由式7可知，频谱分析仪使用越窄的分辨率带宽，扫描时间越长。同时由于在扫描期间振荡器的频率会发生漂移，扫描时间不能太长，如果被测源信号在扫宽时间内的频率漂移大于总的分析仪的扫频宽度的1/20，那就不能测得正确的相位噪声数据，甚至误差很大。所以，正确设置频谱分析仪参数是测量相位噪声的关键，否则将会带来很大的误差。
3）不适合测量振幅起伏较大的频率源。当频率源存在较大调幅噪声时，导致PSSB测量值比实际值偏大，由式6可知，会给测量结果带来很大误差。只有被测源的调幅噪声远小于调相噪声时，才能用频谱分析仪测量相位噪声。
6结束语
与相位噪声测试系统相比，用频谱分析仪相噪软件测量相位噪声具有设备简单、成本低、可移植性好、操作灵活等优点，非常适合普通实验室内对信号相位噪声的预估计测试，且具有能对频率缓变信号的相位噪声进行测量的优点。
参考文献
1 白居宪．低噪声频率合成．西安交通大学出版社
2 ［美］罗伯特．A．威特．频谱与网络测量．北京：科学技术文献出版社，1997
3 王擎天，赵继业．现代通信测量仪器．北京：军事科学出版社，1999
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