截断对低频相位测量的影响机制

受电子技术进步的驱动，现代数字相位计在集成度和功能性方面取得了显著提升，能够实现动态信号的实时测量和分析。高精度相位测量与量化过程密切相关。本文特别分析了数字相位计中相位截断量化误差相关的白噪声和非白噪声特征。该误差在特定条件下可被视为白噪声，其功率与量化器分辨率相关，并在奈奎斯特频率范围内均匀分布。然而，当信号频率和采样频率接近整数倍数时，由截断引起的非白噪声会导致低频相位噪声。此外，人为因素可能引起非线性相位误差。引入由 LFSRs 合成的高斯 dither 可平滑截断过程，从而减轻其对相位测量的影响。结果表明，对于 10 MHz 的待测信号，由于整数倍数，相位计噪声底从 2 mHz 提升至 0.1 Hz 超出要求。加入 dither 后，在 10 mHz 处的相位噪声优化了 9.5 dB，实现了从 0.1 mHz 到 1 Hz 的 1.3 $\rm{\upmu rad/Hz^{1/2}} \cdot \rm{NSF}$ 要求。这表明添加 dither 能够有效抑制由截断引起的低频相位噪声。