AN-001: Understanding Phase Noise

Application Note AN-001 · By KCCS Engineering Team · Updated 2026 · 9 min read

The Phase Noise Metric

Le bruit de phase est la spécification d'oscillateur la plus souvent citée et la plus souvent mal interprétée. Il mesure la quantité d'énergie que l'oscillateur fuit dans les bandes latérales autour de la porteuse, exprimée en dBc/Hz à une fréquence de décalage spécifiée. Une valeur comme « -160 dBc/Hz @ 1 kHz » signifie que dans une bande de 1 Hz à 1 kHz de la porteuse, la puissance de bruit est 160 dB sous la puissance de la porteuse.

Plus bas est mieux. Chaque amélioration de 10 dB réduit le bruit de bande latérale d'un facteur 10. Passer de -140 à -170 dBc/Hz est une réduction de 1000×.

Why Offset Frequency Matters More Than the Headline Number

Un datasheet citant « -170 dBc/Hz » sans préciser le décalage n'a aucun sens. Le même oscillateur peut mesurer -110 dBc/Hz à 1 Hz, -150 dBc/Hz à 100 Hz et -170 dBc/Hz à 1 kHz. La forme de la courbe en dit bien plus que n'importe quel point unique.

Les décalages proches (1 Hz à 10 Hz) comptent pour le radar et la guerre électronique où des cibles proches voisinent d'un fort signal de clutter. Les décalages lointains (10 kHz à 1 MHz) comptent pour les récepteurs numériques large bande et la gigue SerDes.

Phase Noise vs Integrated Jitter

Le bruit de phase est une spécification dans le domaine fréquentiel. La gigue est l'équivalent dans le domaine temporel. Pour convertir, on intègre la puissance de bruit de phase sur la plage de décalage pertinente pour votre système.

Jitter (RMS) = sqrt(2 × 10^(L(f)/10) × df) / (2π f₀)

où L(f) est le bruit de phase en dBc/Hz et f₀ la fréquence porteuse. En pratique, les datasheets qui listent les deux spécifications vous évitent le calcul. Un OCXO haut de gamme à 10 MHz intègre typiquement moins de 0,2 ps RMS de gigue sur 12 kHz à 20 MHz.

Why Two "170 dBc/Hz" Oscillators Are Not the Same

La bande passante de mesure, le type de détecteur et la fréquence porteuse affectent tous la valeur. Deux oscillateurs tous deux cités à -170 dBc/Hz @ 1 kHz peuvent se comporter différemment dans votre système si l'un est mesuré à 10 MHz et l'autre à 100 MHz, ou si l'un utilise un détecteur de phase bande étroite et l'autre un analyseur de spectre direct. Demandez toujours la courbe complète de bruit de phase, pas seulement le chiffre d'appel.