第1章 相位噪声和频率稳定度 1
1.1 窄频带信号 1
1.2 涉及的物理量 4
1.3 统计学基础 8
1.3.1 基本概念 8
1.3.2 随机过程的测量 11
1.3.3 射频电路和微波电路的噪声 12
1.4 功率谱的测量 12
1.4.1 理论背景 13
1.4.2 单边带谱和双边带谱 14
1.4.3 谱分析 15
1.5 线性时不变系统 17
1.5.1 系统函数 17
1.5.2 拉普拉斯变换 17
1.5.3 慢变系统 19
1.6 封闭噪声谱 19
1.6.1 相位噪声 19
1.6.2 幂函数 20
1.6.3 频率噪声 21
1.6.4 幅度噪声 22
1.7 时域方差 22
1.7.1 阿伦方差 23
1.7.2 修正阿伦方差 25
1.7.3 阿伦方差与修正阿伦方差 26
1.8 谱和方差之间的关系 27
1.9 实验技术 28
1.9.1 谱分析仪 28
1.9.2 锁相环 29
习题 30
第2章 半导体和放大器中的相位噪声 32
2.1 基本噪声现象 33
2.1.1 热噪声 33
2.1.2 散粒噪声 33
2.1.3 闪变噪声 34
2.2 噪声温度和噪声系数 34
2.2.1 非均匀温度的一般情况 35
2.2.2 级联放大器的噪声系数 36
2.2.3 放大器和光电探测器的噪声 37
2.3 相位噪声和振幅噪声 38
2.3.1 白噪声 38
2.3.2 闪变噪声 39
2.3.3 功率谱密度和拐角频率 42
2.3.4 环境源噪声 44
2.4 级联放大器中的相位噪声 45
2.4.1 白相位噪声 46
2.4.2 闪变相位噪声 46
2.4.3 环境源相位噪声 47
2.5 低闪烁放大器 47
2.5.1 可变增益放大器 47
2.5.2 前馈放大器 48
2.5.3 反馈噪声衰减放大器 50
2.5.4 平行放大器 52
2.5.5 半导体尺寸的影响 56
2.5.6 硅锗合金放大器 56
2.6 微波调制光的检测 57
2.6.1 调制指数 57
2.6.2 相位噪声 58
习题 60
第3章 Leeson效应的启发式近似法 62
3.1 振荡器基本原理 62
3.1.1 启动振荡器 64
3.1.2 牵引振荡频率 65
3.2 Leeson公式 67
3.3 实际振荡器的相位噪声谱 69
3.3.1 噪声放大器和无抖动谐振器 69
3.3.2 输出缓冲器的作用 70
3.3.3 谐振器噪声影响 73
3.3.4 谐振器-放大器的交互作用 75
3.4 其他类型的振荡器 76
3.4.1 延迟线振荡器 76
3.4.2 锁频振荡器 77
3.4.3 Pound稳定振荡器 79
第4章 相位噪声和反馈原理 82
4.1 谐振器微分方程 82
4.1.1 齐次方程 82
4.1.2 非齐次方程 85
4.2 谐振器的拉普拉斯变换 86
4.3 振荡器 90
4.3.1 数学特性 91
4.3.2 相关概念 93
4.4 相位空间中的谐振器 94
4.4.1 相位跳跃法 95
4.4.2 输入信号精确调谐到谐振器固有频率 97
4.4.3 失谐输入信号 98
4.5 Lesson公式的证明 103
4.5.1 振荡器精确调谐到谐振器固有频率 104
4.5.2 失谐振荡器 105
4.5.3 振荡器频率牵引 107
4.6 频率波动频谱和阿伦方差 107
4.7 谐振器相位响应的一个不同的更广义的推导过程 108
4.8 频率变换 112
第5章 延迟线振荡器和激光器中的噪声 115
5.1 基本延迟线振荡器 116
5.2 光学共振器 118
5.2.1 FP干涉仪 118
5.2.2 回音壁谐振器 119
5.3 模式选择 120
5.3.1 幅度选择滤波器 121
5.3.2 相位滤波器 121
5.4 谐振器作为选择滤波器使用 123
5.4.1 失谐谐振器 126
5.4.2 平坦响应带通滤波器 126
5.5 相位噪声响应 127
5.5.1 无选择滤波器 128
5.5.2 作为选择滤波器的谐振器 129
5.6 激光器中的相位噪声 132
5.7 近端噪声频谱及阿伦方差 134
5.8 实例 135
第6章 振荡器的破解 139
6.1 一般原则 139
6.1.1 审查数据表 139
6.1.2 频谱的参数估计 139
6.1.3 解谱 141
6.2 关于相位噪声谱实例 142
6.3 了解石英振荡器 143
6.4 石英振荡器 145
6.5 石英振荡器不稳定性原因 159
6.6 微波振荡器 161
6.7 光电振荡器 170
6.8 练习 175
参考文献 176
附录 拉普拉斯变换 182