Форма спектральной линии опорного колебания

Опорное колебание гармонической формы с амплитудными ц (/) и фазовыми е (/) погрешностями, обусловленными неточной технической реализацией, может быть представлено в виде формулы (1.2). Если считать случайные процессы ц (/) и е (/) гауссовскими с нормальным распределением при фиксированной дисперсии, то вид спектральной плотности Фурье высокочастотного колебания |5_ы(/)| в окрестности несущей частоты имеет вид, представленный на рис. 1.3. Различить влияние амплитудных и фазовых.

Рис. 1.3. Примерный вид СПМ квазигармонического колебания с гауссовскими флуктуациями амплитуды и частоты

(частотных) флуктуаций по спектру мощности полного высокочастотного колебания невозможно.

Поскольку характер случайных процессов ц (/) и е (/) и их влияние на работу конкретной радиосистемы могут быть различными, более корректными являются статистические и спектральные характеристики раздельно амплитудных и, особенно, фазовых шумов вблизи несущей частоты.

Уровень СПМ фазовых нестабильностей S_Q(F) является функцией отстройки от несущей частоты F=ffol Если в сигнале u (t) флуктуации амплитуды отсутствуют (ц (/) = 0), то односторонняя СПМ фазовых шумов на 3 дБ больше, чем СПМ полного высокочастотного колебания для частот f₀ — F и f₀ + F. Поэтому S₉(F) = = 2S_U(F), так как СПМ нестабильностей полного колебания по обе стороны от несущей частоты при одинаковых по модулю отстройках складываются.

Измерение величины S₉(F) производится при помощи анализатора спектра фазового шума, который включает в себя опорный генератор с прецизионной фазовой стабильностью, систему автоматической настройки на несущую частоту и низкочастотный анализатор спектра мощности случайного процесса. Величина S₉(F) измеряется в децибелах среднего квадрата фазовых отклонений от опорного колебания по отношению к 1 рад² в полосе 1 Гц для каждого значения частоты отстройки (дБ/Гц) (рис. 1.4). Мини

Рис. 1.4. График изменения спектральной плотности мощности фазовых нестабильностей S_V(F) автогенератора вблизи несущей частоты мальный уровень «белого» фазового шума для $_ф(/*) достигается при отстройках порядка полосы пропускания колебательной системы автогенератора — источника колебаний. Уровень его ординаты определяется тепловыми и дробовыми шумами в токе активного элемента автогенератора. По мере уменьшения отстроек S,(F) возрастает. При F -> 0 предел S_V(F) сверху не выявлен, так как, с одной стороны, фаза автономного несинхронизированного автогенератора может иметь сколь угодно большой дрейф относительно независимой шкалы времени, а с другой стороны, для экспериментального измерения величины медленных уходов нужно время, обратно пропорциональное частоте отстройки. Например, чтобы достоверно измерить S_P(F) при отстройке F * «10» * Гц, надо производить непрерывное накопление и усреднение данных более двух лет.

По характеристике S₉(F) находят СПМ частотных отклонений от номинальной частоты Sf (F) = F²S_P(F) (рис. 1.5), которая измеряется в значениях квадрата вариаций частоты на единицу полосы отстроек (Гц²/Гц). Величина S_f(F) также уменьшается с увеличением отстройки, достигая уровня «белого» частотного шума ?_/бсл, характерного для каждого источника колебаний со своим механизмом влияния собственного шума возбудителя на частоту.

Оценочная кратковременная нестабильность частоты А/ско> Гц, определяется интегральным среднеквадратичным паразитным отклонением частоты (ПОЧ):

Рис. 1.5. График спектральной плотности мощности нестабильностей частоты S/(F) автогенератора вблизи несущей частоты.

где F_H и F_B — нижняя и верхняя частоты.

По умолчанию принимают F_H = 50 Гц, F_h = 3 кГц, что соответствует передаче полосы частот, соответствующей разборчивому восприятию человеческой речи.

По аналогии с формулой (1.3) вводят и используют среднюю квадратическую оценку паразитного отклонения фазы (ПОФ) и среднюю квадратическую оценку паразитного отклонения амплитуды (ПОА).