Bruit de phase et gigue : ce qu'il faut savoir
Posted: 1st July 2021
Dans un monde parfait, la forme d'onde de sortie d'un oscillateur ne serait qu'à une fréquence spécifique et exacte. Elle serait également stable en ce qui concerne le temps. Cependant, tous les signaux de sortie des oscillateurs incluent également un « bruit » sous forme de variations de fréquence, de temps ou d'amplitude. Pour comprendre ces imperfections, nous devons donc pouvoir les mesurer. C'est ici qu'interviennent la gigue et le bruit de phase. Que sont exactement la gigue et le bruit de phase ? Pourquoi doit-on en tenir compte dans les applications ?
Qu'est-ce-que la gigue ?
On appelle « bruit de phase » les variations dans le domaine fréquentiel et « gigue » les variations dans le domaine du temps. Imaginez un signal avec deux états : « marche » ou « arrêt ». Ce signal aurait idéalement une période de temps constante entre les impulsions, et celles-ci seraient de longueurs égales. Il serait alors facile de prédire l'arrivé de l'impulsion suivante.
Cependant, si le signal est corrompu par un « bruit », qu'il provienne du dispositif ou d’une source externe, cela peut entraîner l'arrivée précoce ou tardive de l'impulsion (Figure 1). C'est, essentiellement ce que l'on appelle la gigue et qui, en dégradant les performances du système, peut s'avérer problématique.
Il y a différent types de gigue: la gigue périodique, la gigue cycle par cycle, la gigue de phase et la gigue pic à pic. IQD spécifie principalement la gigue de phase calculée à partir d'une courbe de bruit de phase.
Il est important de noter que tous les types de gigue décrivent le même phénomène, mais d'un point de vue différent. Cela signifie que les valeurs des différents types de gigue ne peuvent pas être simplement comparées entre elles.
Pour plus de renseignements sur les types de gigue, consultez notre note technique Bruit de phase et gigue dans notre rubrique Informations techniques.
Figure 1 – Signal carré montrant une gigue
Qu'est-ce que le bruit de phase ?
Le terme « bruit de phase » décrit le spectre sonore qui résulte d'une gigue dans la fréquence du signal, ces deux paramètres étant intrinsèquement liés. L'objectif est de minimiser ces fluctuations. Cependant, le bruit de phase et la gigue sont inévitables dans un système et peuvent avoir un effet négatif sur ses performances.
Dans le diagramme ci-dessous (Figure 2), vous pouvez voir le spectre de fréquence typique d'un signal de sortie d'un oscillateur en termes de fréquence et d'amplitude. La ligne idéalisée en pointillés au niveau de la fréquence porteuse (fo) montre la fréquence de l'oscillateur. Toutefois, la ligne rouge de chaque côté de la réponse principale indique la présence d'un autre bruit dans le système.
Figure 2 – Signal tracé sur un analyseur de spectre
Pour les courbes de bruit de phase conventionelles, nous indiquons uniquement une bande latérale du signal au niveau ‘fo’, et les mesures du bruit sont tracées logarithmiquement. Pour le diagramme de bruit de phase typique d'IQD, voir la Figure 3.
Figure 3 – Courbe de bruit de phase typique
La gigue de phase est la zone sous courbe calculée sur une bande passante spécifiée. Le calcul de la gigue tient compte de la fréquence porteuse et de la bande passante d'intégration et convertit la courbe de bruit de phase du domaine fréquence en mesure de gigue de phase dans le domaine temps.
Problématiques liées au bruit de phase et à la gigue
Une gigue et un bruit de phase faibles peuvent être importants dans un certain nombre d'applications telles que le traitement et le transfert de données à haut débit, la conversion ADC-DAC ou les radars. Toutefois, les ingénieurs peuvent être confrontés à des problèmes entraînant une dégradation du signal et une perte de données.
Par exemple, dans un système de transmission de données basé sur une horloge source haut débit, si la gigue est trop élevée, les signaux adjacents peuvent se perturber entre eux, causer une dégradation du signal et une perte de données, souvent appelée «Taux d'erreur sur les bits» (Bit Error Rate - BER).
Dans un système radar qui émet un signal électromagnétique dans l'atmosphère, on doit rechercher l'écho de retour, d'un avion par exemple. La gigue sur le signal porteur se transmet directement sur la position précise du système et donc, floute l'affichage.
Si votre application demande une gigue de phase spécifique, celle-ci peut être estimée à partir du profil du bruit de phase. Par exemple, si l'application est prévue pour les télécommunications ou la radiodiffusion, le produit devra pouvoir répondre à une gigue spécifique.
IQD a récemment lancé un nouvel outil pour calculer rapidement la gigue de phase à partir d’une série de données de bruit de phase pour vous assister. Cet outil s'appelle Calcul de gigue à partir du bruit de phase et se trouve dans notre rubrique Informations techniques.
Pour plus de renseignements sur le bruit de phase et la gigue pour des modèles spécifiques ou pour toute question sur la conception, veuillez contacter notre équipe technique.