为1Hz内单边带噪声谱密度与载波功率比值的分贝形式(dBc/Hz):
P ,1Hz
L 20 log sideband0
Pcarrier (3-28)
P ,1Hz 其中 为频率偏移率,sideband 0为频率偏移量 处1Hz内的单边带噪声谱密度,Pcarrier为载波能量。
D.B.Leeson在1966年提出了一种经验噪声模型:
2
0 1f3 2FkT
L 20 log (3-29) 1 1 P2Q L s
其中F是一个经验参数,通常称为器件的额外噪声系数,k是波尔滋曼常数,
T为绝对温度,Ps为谐振电路的平均功耗, 0为振荡频率,QL为有载条件下的谐振品质因数,
为频率偏移量, f
3
为f3和f2区域的拐点频率。
该模型是建立在电感电容谐振电路的线性时不变假设条件下,而且额外噪声系数F必须 通过测试得到,因此该模型方程(3-29)不具备进行相位噪声预先分析
3
f的能力。该噪声模型的典型曲线如图3.13(b)所示,相位噪声的拐角频率点
f3
与器件的1/f噪声拐角频率点相同,但是实际振荡器相位噪声测试表明与
f f
是不等的,因此可以认为Leeson模型中的
f
频率实际上是一个
经验拟合值,它并不具备任何物理意义。
从 1995 年和 1996 年,Craninckx和 Razavi重新提出相位噪声分析方法到现在,许多人相继提出了许多新的相位噪声产生的物理机制和分析方法。这些理论和分析方法主要可以分为两大类:时变分析和时不变分析。
3. 2 非时变模型
假设谐振腔的热噪声是唯一的噪声源。这个噪声可以用一个电流源来模拟,它的电流均方密度为:
2
in
(3-30) 4kTG
f
G是谐振腔总的跨导,这个电流源乘上谐振腔的总阻抗就是噪声的电压。相对于谐振腔的中心频率 0的很小的频率偏移 ,谐振腔的阻抗可以近似为: Z 0 f
0
(3-31)
2 0