Störquellen Ursachen von Phasenrauschen und Jitter in Oszillatoren

Ein Oszillator kann noch so gut sein – unabhängig von seiner Qualität enthält das Ausgangssignal unerwünschte Rausch- und Störsignale. Typisch sind beispielsweise unsaubere Ausgangsfrequenzen sowie harmonische oder subharmonische Störungen. Das Rauschen kann zufällige, aber auch deterministische Anteile haben, und zwar sowohl im Bereich der Amplitude als auch Phase des Signals. Dieser Artikel beschäftigt sich mit den Hauptursachen unerwünschter Störsignale.

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Jitter und Phasenrauschen sind keineswegs das Gleiche. So beschreibt Jitter den Rauschanteil eines Oszillators über die Zeitachse, während Phasenrauschen über den Frequenzbereich definiert wird. In RF-Anwendungen spielt das Phasenrauschen eine wesentliche Rolle, während in Digitalsystemen der Jitter-Wert mehr von Bedeutung ist.

Phasenrauschen und Jitter sind mit einander verbunden

Folglich wird ein RF-Entwickler einen Wert für das Phasenrauschen festlegen und der Digitaltechniker eher einen Jitter-Wert spezifizieren. Es ist allerdings zu beachten, dass Phasenrauschen und Jitter zwei mit einander verbundene Eigenschaften sind, die direkt mit einem rauschenden Oszillator zusammenhängen, und dass mit zunehmendem Phasenrauschen im Oszillator im Allgemeinen auch der Jitter-Effekt zunimmt. Dieser Zustand lässt sich am Besten anhand eines idealen Signals darstellen, das gestört wird, bis das Signal mit dem echten Ausgangssignals eines Oszillators übereinstimmt.

Das reale Signal mit Amplituden- und Phasenrauschen

Das ideale Signal lässt sich mathematisch wie in Gleichung (1) darstellen:

V(t) = A0 sin (2 π f0t)

Gleichung (1): A0 = Nennspitzenspannung, f0 = Nenngrundfrequenz, t = Zeit

Bild 1 zeigt das ideale Signal im Frequenz- und Zeitbereich.

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