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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