El concepto de ancho de línea se toma prestado de la espectroscopia láser . El ancho de línea de un láser es una medida de su ruido de fase.. El espectrograma de un láser se produce al pasar su luz a través de un prisma. El espectrograma de la salida de un láser puro sin ruido constará de una única línea infinitamente delgada. Si el láser presenta ruido de fase, la línea tendrá un ancho distinto de cero. Cuanto mayor sea el ruido de fase, más ancha será la línea. Lo mismo ocurrirá con los osciladores. El espectro de la salida de un oscilador libre de ruido tiene energía en cada uno de los armónicos de la señal de salida, pero el ancho de banda de cada armónico será cero. Si el oscilador presenta ruido de fase, los armónicos no tendrán ancho de banda cero. Cuanto más ruido de fase exhibe el oscilador, mayor es el ancho de banda de cada armónico.
El ruido de fase es un ruido en la fase de la señal. Considere la siguiente señal sin ruido:
- v ( t ) = A cos (2π f 0 t ).
El ruido de fase se agrega a esta señal agregando un proceso estocástico representado por φ a la señal de la siguiente manera:
- v ( t ) = A cos (2π f 0 t + φ ( t )).
Si el ruido de fase en un oscilador proviene de fuentes de ruido blanco , entonces la densidad espectral de potencia (PSD) del ruido de fase producido por un oscilador será S φ ( f ) = n / f 2 , donde n especifica la cantidad de ruido. La PSD de la señal de salida sería entonces
donde n = 2 cf 0 2 . Defina la frecuencia de esquina f Δ = c π f 0 2 como el ancho de línea del oscilador. Luego
Es más común informar el ruido de fase del oscilador como L , la relación entre la potencia de ruido de fase de banda lateral única (SSB) y la potencia en la fundamental (en dBc / Hz). En este caso
Agregar ruido de fase no aumenta ni disminuye la potencia de la señal. Simplemente redistribuye la potencia aumentando el ancho de banda sobre el que está presente la señal mientras disminuye la amplitud de la señal que se produce en la frecuencia de oscilación nominal. La potencia de ruido total, que se obtiene al integrar la densidad espectral de potencia en todas las frecuencias, permanece constante independientemente de la cantidad de ruido de fase. Esto se ilustra en las figuras de la derecha. Puede probarse integrando L en todas las frecuencias para calcular la potencia total de la señal.
Ver también
