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中英對照詞彙表 Glossary

See alsonotation(嚴格符號與單位)、math_identities(數學工具)、references(文獻代號 [P1]–[P5]、外部 [E1]–[E4])

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核心 ISF 詞彙

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ISF (Impulse Sensitivity Function)脈衝敏感度函數振盪器對 noise 的「相位敏感度權重」——告訴你「在波形哪個相位踢一下,會被轉成多少相位」。無因次、2π2\pi 週期。isf_definition
excess phase多餘相位 ϕ(t)\phi(t)理想相位 ω0t\omega_0 t 之外的偏差;phase noise 與 jitter 都住在這裡。impulse_to_phase_shift
phase noise相位雜訊振盪訊號相位的隨機抖動,在頻域呈現為 carrier 兩側的裙邊。white_noise_to_phase_noise
timing jitter時間抖動同一件事的時域說法:edge 出現時刻偏離理想的隨機誤差。psd_phase_noise_jitter
phase perturbation相位擾動noise 推動狀態點「沿 limit cycle 切向」的分量;沒有恢復力,永久留存。phase_vs_amplitude_noise
amplitude perturbation振幅擾動noise 推動狀態點「徑向」的分量;有 restoring 機制會被拉回,不永久殘留phase_vs_amplitude_noise
limit cycle極限環振盪器在 state-space 裡穩態繞的封閉軌跡;相位=沿環走多遠、振幅=離環多遠。oscillator_phase

系統與雜訊性質

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LTI (Linear Time-Invariant)線性非時變脈衝響應只看「相隔多久」tτt-\tau;振盪器對 noise 不是 LTI。math_identities
LTV (Linear Time-Variant)線性時變脈衝響應還要看「在何時踢」τ\tau——同一顆 impulse 在不同相位效果不同,正是 ISF 的精神。convolution_derivation
cyclostationary noise週期穩態雜訊noise 的強度本身隨振盪週期週期性變化(device 不是隨時都在漏雜訊)。effective_isf
noise-modulating function (NMF) α(ω0t)\alpha(\omega_0 t)雜訊調變函數0α10\le\alpha\le1 的週期函數,描述「device 何時在漏雜訊」;與 ISF 相乘得 effective ISF。effective_isf
white noise白噪PSD 與頻率無關的雜訊(自相關是 delta);經 ISF 積分器轉成 1/f21/f^2 相位雜訊。white_noise_to_phase_noise
flicker noise (1/f noise)閃爍雜訊/1/f1/f 雜訊低頻能量大的 device 雜訊;只透過 ISF 的 c0c_0 上轉成 close-in 1/f31/f^3 相位雜訊。flicker_noise_upconversion
upconversion上轉(頻率搬移)ISF 像 mixer,把低頻(或 nω0n\omega_0 附近)的 device 雜訊搬到 carrier 附近變相位雜訊。fourier_series_of_isf

傅立葉與統計量

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rms / effective ISFrms ISF Γrms\Gamma_{rms} / 有效 ISF Γeff\Gamma_{eff}Γrms\Gamma_{rms} 是 ISF 的均方根,直接決定 1/f21/f^2 相位雜訊大小;Γeff=Γα\Gamma_{eff}=\Gamma\cdot\alpha 把 cyclostationary 併進來。rms_isf
qmaxq_{max}最大電荷擺幅節點電荷擺幅 =CVmax=C\cdot V_{max},用來 normalize ISF;越大相位雜訊越低。impulse_to_phase_shift
c0c_0 (DC ISF coefficient)ISF 的 DC 係數控制 1/f1/f 上轉的關鍵;ISF 的 DC =c0/2=c_0/2。對稱波形 c00c_0\approx0symmetry
Fourier series / coefficients cn,θnc_n,\theta_n傅立葉級數/係數2π2\pi 週期的 ISF 拆成 DC 加諧波;第 nn 條諧波搬移 nω0n\omega_0 附近的雜訊。fourier_series_of_isf
PSD (Power Spectral Density)功率譜密度每單位頻寬的雜訊功率;SiS_i(A²/Hz)、SϕS_\phi(rad²/Hz)。對頻率積分得 variance。psd_phase_noise_jitter
SSB phase noise L(Δf)\mathcal{L}(\Delta f)單邊帶相位雜訊相對 carrier、單一 sideband、每 Hz 的相位雜訊功率;12Sϕ\approx\frac12 S_\phipsd_phase_noise_jitter
dBc/Hz分貝(相對載波)每赫茲L\mathcal{L} 的單位:「c」=相對 carrier、「/Hz」=每單位頻寬,取 10log1010\log_{10}math_identities

振盪器種類與進階概念

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ring oscillator環形振盪器NN 級反相器串成環;ISF 集中在 transition、ΓrmsN3/2\Gamma_{rms}\propto N^{-3/2}lab_03
LC oscillatorLC 振盪器tank 諧振、波形近正弦;理想 ISF =sinθ=-\sin\thetalab_02
accumulated jitter累積(長期)jitter開環振盪器無絕對時間參考,誤差像隨機漫步 σΔt=κΔt\sigma_{\Delta t}=\kappa\sqrt{\Delta t} 成長。lab_03
injection locking / pulling注入鎖定/拉扯外部訊號注入把振盪器頻率「拉」向它;同一個 ISF 也主宰這現象(廣義 Adler)。paper_003_injection_locking_part1
APF (Amplitude Perturbation Function) Λ(ϕ)\Lambda(\phi)振幅擾動函數ISF 之於相位,APF 之於振幅;單位 1/A。理想 LC 中與 ISF 正交(quadrature)。paper_004_injection_locking_part2
Adler's equationAdler 方程描述 injection-locked 相位差的一階微分方程(1946);ISF 把它推廣到任意波形。paper_003_injection_locking_part1

嚴謹數學基礎(外部文獻)

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PPV (Perturbation Projection Vector)擾動投影向量 (外部)ISF 的嚴謹一般化:把擾動投影到相位方向的向量;對應 Demir 等人 2000 的理論。不在 5 篇 PDF 內。effective_isf
adjoint method伴隨法 (外部)從週期穩態解算 PPV/ISF 的數值方法(解伴隨系統)。不在 5 篇 PDF 內。effective_isf
Floquet theoryFloquet 理論 (外部)週期係數線性系統的穩定性理論;給出 PPV 的數學地基。不在 5 篇 PDF 內。effective_isf
Wiener–Khinchin theorem維納–辛欽定理 (外部)PSD 是自相關函數的傅立葉轉換;連接時域與頻域雜訊。標準隨機程序定理。math_identities
Leeson modelLeeson 模型 (外部)1966 的經驗相位雜訊模型;ISF 理論把它涵蓋為特例。不在 5 篇 PDF 內。references

一句話速記(最常混淆的幾組)

  • phase noise vs timing jitter:同一件事,前者頻域(dBc/Hz)、後者時域(fs); σt=σϕ/(2πf0)\sigma_t=\sigma_\phi/(2\pi f_0) 互換。
  • phase perturbation vs amplitude perturbation:相位、振幅被拉回——所以 phase noise 才是主角。
  • LTI vs LTV:差在「脈衝響應看不看絕對時刻 τ\tau」;振盪器是 LTV。
  • c0c_0 vs 1/f31/f^3 cornerc0c_0 決定 flicker 上不上轉;1/f31/f^3 corner =ω1/f(c0/c1)2=\omega_{1/f}(c_0/c_1)^2不等於 device 的 ω1/f\omega_{1/f}
  • device 1/f1/f corner ω1/f\omega_{1/f} vs phase-noise 1/f31/f^3 corner Δω1/f3\Delta\omega_{1/f^3}:兩個不同的東西, 別搞混(見 flicker_noise_upconversion)。

延伸閱讀