第3章 噪声性能分析.pptx

第3章环路的噪声性能主要内容3.1输入加性噪声的环路相位模型3.2环路对输入加性噪声的线性过滤3.3环路对VCO相位噪声的线性过滤3.4环路对各类噪声的线性过滤3.5环路跳周和失锁门限

输出相位出现随机抖动噪声对环路的影响增加环路捕捉困难降低跟踪性能概述

噪声来源不同，对环路作用的方式也不同粗略地可将噪声分为两类噪声种类输入噪声和干扰环路内部噪声主要分析环路对输入加性噪声的线性过滤性能输入加性噪声、调制噪声PD输出噪声VCO输入端噪声干扰VCO的内部噪声

为前置带通滤波器带宽环路前端电路的等效特性前置带通滤波器相当于窄带带通滤波器3.1环路的加性噪声相位模型

输入加性噪声的特性噪声为一个窄带高斯白噪声

单边功率谱也是均值为零的平稳高斯过程则当是均值为0的平稳高斯过程

的统计特性均值方差自相关函数为单边功率谱相关函数为0

当环路输入信号为时如何设计环路参数使其影响减小到最小？对环路输出信号有什么影响？

VCO输出信号正弦鉴相特性环路与经PD相乘后取差频，得到环路误差电压环路输入信号为

为等效输入噪声电压式中对环路的作用可等效为噪声电压对环路的作用

有输入加性噪声的环路相位模型等效输入噪声电压

输入加性噪声的动态方程对环路输出信号的影响分析（弱噪声条件下）对环路线性化

等效输入噪声电压的统计特性You的统计特性由的统计特性来决定近似认为由与不相关由可知

均值为零方差自相关函数You的统计特性

功率谱密度在的概率近似为1的条件下环路可以近似线性化处理

环路线性分析的条件相位差的均方根值的概率近似为1有3.2环路对输入加性噪声的线性过滤线性化

环路线性化的相位模型和动态方程

环路等效输入相位噪声分析噪声作用时可令输入信号相位定义：由噪声引起的输出相位为相位噪声线性系统的叠加性

环路等效输入相位噪声模型等效输入相位噪声P63图3-3（b）环路等效输入相位噪声模型

均值方差功率谱密度等效输入相位噪声特性P63

一、环路输出相位噪声特性P63均值功率谱密度线性系统

相位噪声方差由

式中：为环路等效单边噪声带宽环路对噪声的抑制作用

(单位Hz)物理含义将环路输出相位噪声功率等效为响应为带宽为的矩形特性过滤后的输出相位噪声功率通过功率二、环路噪声带宽

的计算当时，得到积分结果为积分公式

1、RC积分滤波器二阶环三种二阶环路的计算单位：和对照积分公式有

2、无源比例积分滤波器二阶环3、理想二阶环单位：和以相同方法得：

理想二阶环当时噪声带宽最小当时图3-6理想二阶环的BL／ωn～ζ关系曲线理想二阶环的BL／ωn～ζ关系P66

输入加性高斯白噪声通过环路时，环路对此噪声的作用相当于一个单边等效噪声带宽为的滤波器，引起输出相位抖动仅是处于噪声带宽之内的部分噪声。人为地定义一个环路信噪比来表示环路对噪声的过滤程度。由上述分析可知：

1、环路输入信噪比P66即输入信噪比可以在输入端测量三、环路信噪比

2、环路信噪比P67环路信噪比不存在于环路的任何一点无法在环路上测量得出等效噪声带宽

3、环路信噪比与输出相位噪声方差关系当环路能线性分析时，反应输出相位抖动大小据环路信噪比定义得：P67

4、环路信噪比与输入信噪比关系由表明了环路对输入加性噪声的抑制作用越小抑制输入相加噪声性能越好

【计算举例】P67（2）或P68在一部接收机的中频部分,使用了锁相环作载波提取设备。已知接收机输入端等效噪声温度Teq=600K,输入信号功率Ps=10-13mW。单边噪声功率谱密度No=kTeq=138×10-23×600=8.3×10-21W／Hz式中k是波尔兹曼常数,也即No=8.3×10-18mW／Hz锁相环为一高增益二阶环,环路增益K=2×105rad／s,自然谐振角频率ωn=200rad／s,阻尼系数ζ=0.707。求环路信噪比？（用dB表示）

解：由于ωn／K=10-3比2ζ小得多,因此按照P66(3-26)式,近似地有

高增益二阶环，输入信号功率和噪声功率谱密度分别为：环路的前置滤