一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置及測(cè)量方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提出了一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置，連接到被測(cè)源，其內(nèi)部包括脈沖調(diào)整單元、鑒相器、脈沖調(diào)制器和參考源，脈沖調(diào)整單元在脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置輸入端通過(guò)耦合器耦合并接收一路被測(cè)信號(hào)，在鑒相器的輸入端通過(guò)耦合器分別耦合并接收一路被測(cè)信號(hào)和一路參考信號(hào)，在脈沖調(diào)整單元內(nèi)部進(jìn)行脈沖同步調(diào)整，同步后的被測(cè)源和參考源鑒相后輸出中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波器、PRF濾波器、環(huán)路濾波器等處理后對(duì)參考源進(jìn)行調(diào)節(jié)，使參考源與被測(cè)源正交鎖定，經(jīng)低噪聲放大單元、A/D采樣單元和分析運(yùn)算單元得到被測(cè)源在脈沖調(diào)制狀態(tài)下的相位噪聲。本發(fā)明專利技術(shù)的脈沖同步調(diào)整可由內(nèi)部電路自動(dòng)完成，無(wú)需人工調(diào)整和干預(yù)，設(shè)置及測(cè)試過(guò)程大幅簡(jiǎn)化。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置及測(cè)量方法
本專利技術(shù)涉及測(cè)試
，特別涉及一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置，還涉及一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量方法。
技術(shù)介紹
相位噪聲是評(píng)估信號(hào)頻率短期穩(wěn)定度的重要指標(biāo)，相位噪聲性能的好壞對(duì)電子系統(tǒng)的整體性能具有重要影響，例如雷達(dá)系統(tǒng)的作用距離、目標(biāo)分辨率，數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率、圖像信號(hào)質(zhì)量、衛(wèi)星定位精度和接收機(jī)系統(tǒng)相鄰信道間信號(hào)干擾度等指標(biāo)都和系統(tǒng)頻率源的載波相位噪聲有關(guān)。由于脈沖調(diào)制信號(hào)具有較強(qiáng)的通信安全性和抗干擾性，在保密通信系統(tǒng)和雷達(dá)設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用，發(fā)射和接收信號(hào)多以工作于微波毫米波頻段的脈沖調(diào)制載波信號(hào)為主。在脈沖調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程中，調(diào)制電路對(duì)信號(hào)相位噪聲性能將產(chǎn)生不同程度的惡化，欲對(duì)系統(tǒng)總體性能進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，必須在實(shí)際工作的脈沖調(diào)制狀態(tài)下對(duì)輸出信號(hào)近載波相位噪聲進(jìn)行精確測(cè)試，以衡量相位噪聲及脈沖調(diào)制過(guò)程對(duì)系統(tǒng)性能的綜合影響。目前測(cè)量脈沖調(diào)制載波相位噪聲主要有兩種方法：第一種是頻譜分析儀法，使用頻譜分析儀的時(shí)間門功能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)序如圖1所示。測(cè)試的基本原理就是在產(chǎn)生脈沖載波的同時(shí)，輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)同時(shí)送給頻譜分析儀。頻譜分析儀根據(jù)信號(hào)延遲和脈沖寬度設(shè)定門延遲和門寬度，由觸發(fā)信號(hào)同步觸發(fā)，產(chǎn)生實(shí)際的門控信號(hào)。該門控信號(hào)控制頻譜分析儀在門控信號(hào)有效期間進(jìn)行掃描、采樣和分析，在門控信號(hào)無(wú)效期間停止掃描和采樣。對(duì)載波一定頻偏處相位噪聲的測(cè)量，可以使用頻譜分析儀提供的噪聲頻標(biāo)功能直接進(jìn)行，從而得到其相位噪聲信息。頻譜分析儀法典型的測(cè)試連接圖如圖2所示。信號(hào)發(fā)生器輸出射頻脈沖載波和脈沖同步輸出信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)同時(shí)連接到頻譜分析儀和寬帶示波器，頻譜分析儀的門控信號(hào)通過(guò)門輸出接口輸出，連接到寬帶示波器。測(cè)量時(shí)用寬帶示波器同時(shí)監(jiān)測(cè)射頻脈沖載波、脈沖同步輸出和門輸出信號(hào)，監(jiān)測(cè)三者之間是否滿足測(cè)試時(shí)序要求，如果不滿足測(cè)試時(shí)序，則可以通過(guò)信號(hào)發(fā)生器調(diào)整脈沖同步輸出延遲，可以通過(guò)頻譜分析儀調(diào)整門控信號(hào)寬度和門延時(shí)，使得三者滿足測(cè)試時(shí)序要求。該方法的缺點(diǎn)是不抑制載波，受中頻濾波器形狀的限制，無(wú)法解決中頻泄露問題，導(dǎo)致測(cè)量很小頻偏(如頻偏小于10Hz)時(shí)，測(cè)量結(jié)果偏離很大；該方法要求本振的相位噪聲要優(yōu)于被測(cè)信號(hào)，其測(cè)量靈敏度受頻譜分析儀本振相位噪聲限制，很難測(cè)試相位噪聲很低的載波信號(hào)；另外該方法無(wú)法區(qū)分相位噪聲和調(diào)幅噪聲，測(cè)量的結(jié)果是相位噪聲和調(diào)幅噪聲的總和。脈沖載波、觸發(fā)脈沖和門控信號(hào)需要用寬帶示波器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且要手動(dòng)調(diào)整信號(hào)發(fā)生器和頻譜分析儀的多個(gè)參數(shù)才能使三者完全同步，這種方案費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且要求被測(cè)源要具備觸發(fā)脈沖輸出能力和延遲調(diào)節(jié)能力，要求頻譜分析儀具有門延遲和門寬度調(diào)節(jié)能力。測(cè)試的時(shí)間累積的一定的程度，還會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)同步好的信號(hào)失去同步關(guān)系，這時(shí)需要重新調(diào)整各個(gè)參數(shù)，讓系統(tǒng)重新進(jìn)入同步狀態(tài)。第二種脈沖調(diào)制載波相位噪聲測(cè)試的方法是鑒相法，測(cè)試原理框圖如圖3所示，該方法的基本工作過(guò)程是：被測(cè)源與參考源混頻鑒相，經(jīng)過(guò)鑒相器和低通濾波器輸出瞬時(shí)電壓起伏與輸入信號(hào)的瞬時(shí)相位起伏呈線性關(guān)系，對(duì)相位噪聲的測(cè)量可以轉(zhuǎn)化為對(duì)輸出電壓起伏測(cè)量。鑒相輸出信號(hào)經(jīng)低通濾波器、PRF濾波器和低噪聲放大單元處理后，一路經(jīng)環(huán)路濾波器處理后反饋給參考源，組成閉環(huán)鎖相環(huán)路，保持參考源與被測(cè)源頻率相等且相位正交，另一路送到ADC進(jìn)行數(shù)字采樣，經(jīng)FFT變換轉(zhuǎn)化成功率譜密度信息，進(jìn)而分析運(yùn)算得到被測(cè)信號(hào)的相位噪聲值。鑒相器一般采用高性能雙平衡混頻器，其中頻與本振和射頻之間雖有一定隔離，但脈沖調(diào)制信號(hào)的PRF饋通也是不可避免的，它與鑒相器輸出的相位噪聲信號(hào)混疊在一起，而且其絕對(duì)量值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相位噪聲信號(hào)幅度，所以中頻通道中PRF濾波器的設(shè)置是非常必要的，將有效濾除PRF饋通信號(hào)而保留相位噪聲信號(hào)。如果參考源為連續(xù)波信號(hào)，輸入被測(cè)信號(hào)為脈沖調(diào)制載波，在脈沖開期間二者同頻、相位正交，此時(shí)被測(cè)信號(hào)載波的相位噪聲將被有效提取；而在脈沖關(guān)期間，由于鑒相器本振端連續(xù)波參考源的單獨(dú)存在，中頻端口將產(chǎn)生較大的直流偏置電壓。這一電壓如無(wú)法消除將使后端放大器迅速進(jìn)入飽和狀態(tài)，造成系統(tǒng)靈敏度下降。參考源為連續(xù)波時(shí)還將把本振端信號(hào)的調(diào)幅噪聲全部轉(zhuǎn)移到中頻端口，而只把部分相位噪聲轉(zhuǎn)入，雖然通常情況下參考源的調(diào)幅噪聲比相位噪聲要低很多，但隨著脈沖調(diào)制信號(hào)占空比的降低，二者將逐漸趨于接近并最終影響相位噪聲的測(cè)量。為消除連續(xù)波鑒相給相位噪聲測(cè)量帶來(lái)的不利因素，通常采用脈沖參考源做本振，可有效抑制直流偏置和調(diào)幅噪聲的惡化，但仍需要解決被測(cè)信號(hào)與參考源之間的脈沖同步問題。為解決被測(cè)信號(hào)與參考源之間的脈沖同步問題，現(xiàn)有的測(cè)試裝置使用一臺(tái)雙通道脈沖發(fā)生器產(chǎn)生兩路脈沖信號(hào)，同時(shí)對(duì)參考源和被測(cè)源進(jìn)行脈沖調(diào)制。測(cè)量連接圖和測(cè)量原理圖如圖4和圖5所示，脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置提供脈沖載波輸入接口、脈沖調(diào)制信號(hào)輸入接口和鑒相中頻輸出監(jiān)測(cè)接口。對(duì)被測(cè)源測(cè)試時(shí)還要提供一臺(tái)雙通道脈沖發(fā)生器和一臺(tái)寬帶示波器。雙通道脈沖發(fā)生器輸出兩路同步的脈沖調(diào)制信號(hào)，一路接到被測(cè)源對(duì)其進(jìn)行脈沖調(diào)制，使施加脈沖調(diào)制后的被測(cè)源接到脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置的載波輸入接口，另一路接到脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置的脈沖調(diào)制信號(hào)輸入接口，通過(guò)脈沖調(diào)制器對(duì)參考源進(jìn)行脈沖調(diào)制。雙通道脈沖發(fā)生器的同步輸出信號(hào)接到寬帶示波器上，作為觸發(fā)信號(hào)，對(duì)鑒相輸出的中頻輸出信號(hào)進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)。通過(guò)寬帶示波器，就可以觀察到被測(cè)源和參考源的脈沖調(diào)制載波信號(hào)是否同步，如果不同步，就可以調(diào)節(jié)雙通道脈沖信號(hào)發(fā)生器兩路脈沖信號(hào)的相對(duì)延遲，使被測(cè)源和參考源的脈沖載波完全同步。同步后的被測(cè)源和參考源鑒相后輸出中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波器、PRF濾波器、環(huán)路濾波器等處理后對(duì)參考源進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終使參考源與被測(cè)源正交鎖定。被測(cè)源和參考源正交鎖定后，經(jīng)低噪聲放大單元、A/D采樣單元和分析運(yùn)算單元后，即可得到被測(cè)源在脈沖調(diào)制狀態(tài)下的相位噪聲。兩路脈沖信號(hào)的相對(duì)延遲需要用寬帶示波器在鑒相輸出中頻端口進(jìn)行觀察調(diào)節(jié)，這種方案不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且要求被測(cè)源要具備接收外部脈沖調(diào)制信號(hào)的能力，同時(shí)要求雙通道脈沖發(fā)生器具有同步輸出能力，并且可以調(diào)節(jié)兩路脈沖信號(hào)之間的相對(duì)延遲。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提出一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置及測(cè)量方法，采用脈沖同步檢測(cè)及動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了脈沖調(diào)制參數(shù)實(shí)時(shí)提取和同步，解決了參考源與被測(cè)源的脈沖調(diào)制同步問題。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置，連接到被測(cè)源，其內(nèi)部包括脈沖調(diào)整單元、鑒相器、脈沖調(diào)制器和參考源，脈沖調(diào)整單元在脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置輸入端通過(guò)耦合器耦合并接收一路被測(cè)信號(hào)，在鑒相器的輸入端通過(guò)耦合器分別耦合并接收一路被測(cè)信號(hào)和一路參考信號(hào)，在脈沖調(diào)整單元內(nèi)部進(jìn)行脈沖同步調(diào)整，同步后的被測(cè)源和參考源在所述鑒相器鑒相后輸出中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波器、PRF濾波器、環(huán)路濾波器處理后對(duì)參考源進(jìn)行調(diào)節(jié)，使參考源與被測(cè)源正交鎖定，經(jīng)低噪聲放大單元、A/D采樣單元和分析運(yùn)算單元得到被測(cè)源在脈沖調(diào)制狀態(tài)下的相位噪聲；所述調(diào)整單元包括檢波整形單元、比相器、時(shí)間精密測(cè)量單元和數(shù)控精密延遲單元，被測(cè)信號(hào)在脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置輸入端被耦合器耦合出一路到脈沖調(diào)整單元，經(jīng)過(guò)脈沖調(diào)整單元內(nèi)部檢波整形單元檢波本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置，連接到被測(cè)源，其特征在于，其內(nèi)部包括脈沖調(diào)整單元、鑒相器、脈沖調(diào)制器和參考源，脈沖調(diào)整單元在脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置輸入端通過(guò)耦合器耦合并接收一路被測(cè)信號(hào)，在鑒相器的輸入端通過(guò)耦合器分別耦合并接收一路被測(cè)信號(hào)和一路參考信號(hào)，在脈沖調(diào)整單元內(nèi)部進(jìn)行脈沖同步調(diào)整，同步后的被測(cè)源和參考源在所述鑒相器鑒相后輸出中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波器、PRF濾波器、環(huán)路濾波器處理后對(duì)參考源進(jìn)行調(diào)節(jié)，使參考源與被測(cè)源正交鎖定，經(jīng)低噪聲放大單元、A/D采樣單元和分析運(yùn)算單元得到被測(cè)源在脈沖調(diào)制狀態(tài)下的相位噪聲；所述調(diào)整單元包括檢波整形單元、比相器、時(shí)間精密測(cè)量單元和數(shù)控精密延遲單元，被測(cè)信號(hào)在脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置輸入端被耦合器耦合出一路到脈沖調(diào)整單元，經(jīng)過(guò)脈沖調(diào)整單元內(nèi)部檢波整形單元檢波、放大、整形后作為前饋信號(hào)對(duì)參考源進(jìn)行超前脈沖調(diào)制；在鑒相器的輸入端，被測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)分別被耦合器耦合出一路到脈沖調(diào)整單元，兩路耦合信號(hào)分別進(jìn)入脈沖調(diào)整單元內(nèi)部檢波整形單元，經(jīng)檢波整形單元檢波、放大、整形后送入比相器；比相器取出兩路信號(hào)的檢波沿的時(shí)間誤差，以脈沖形式輸出，該時(shí)間誤差脈沖的寬度代表參考源脈沖調(diào)制超前于被測(cè)源脈沖調(diào)制的時(shí)間；時(shí)間精密測(cè)量單元對(duì)所述時(shí)間誤差脈沖進(jìn)行時(shí)間精密測(cè)量；數(shù)控精密延遲單元以時(shí)間精密測(cè)量單元測(cè)量得到時(shí)間差為依據(jù)，調(diào)整數(shù)控精密延遲單元對(duì)前饋到所述脈沖調(diào)制器的調(diào)制脈沖進(jìn)行延遲，調(diào)整參考源脈沖調(diào)制與被測(cè)信號(hào)脈沖調(diào)制同步。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置，連接到被測(cè)源，其內(nèi)部包括脈沖調(diào)整單元、鑒相器、脈沖調(diào)制器和參考源，脈沖調(diào)整單元在脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置輸入端通過(guò)耦合器耦合并接收一路被測(cè)信號(hào)，在鑒相器的輸入端通過(guò)耦合器分別耦合并接收一路被測(cè)信號(hào)和一路參考信號(hào)，在脈沖調(diào)整單元內(nèi)部進(jìn)行脈沖同步調(diào)整，同步后的被測(cè)源和參考源在所述鑒相器鑒相后輸出中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波器、PRF濾波器、環(huán)路濾波器處理后對(duì)參考源進(jìn)行調(diào)節(jié)，使參考源與被測(cè)源正交鎖定，經(jīng)低噪聲放大單元、A/D采樣單元和分析運(yùn)算單元得到被測(cè)源在脈沖調(diào)制狀態(tài)下的相位噪聲；其特征在于，所述脈沖調(diào)整單元包括檢波整形單元、比相器、時(shí)間精密測(cè)量單元和數(shù)控精密延遲單元，被測(cè)信號(hào)在脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置輸入端被耦合器耦合出一路到脈沖調(diào)整單元，經(jīng)過(guò)脈沖調(diào)整單元內(nèi)部檢波整形單元檢波、放大、整形后作為前饋信號(hào)對(duì)參考源進(jìn)行超前脈沖調(diào)制；在鑒相器的輸入端，被測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)分別被耦合器耦合出一路到脈沖調(diào)整單元，兩路耦合信號(hào)分別進(jìn)入脈沖調(diào)整單元內(nèi)部檢波整形單元，經(jīng)檢波整形單元檢波、放大、整形后送入比相器；比相器取出兩路信號(hào)的檢波沿的時(shí)間誤差，以脈沖形式輸出，該時(shí)間誤差脈沖的寬度代表參考源脈沖調(diào)制超前于被測(cè)源脈沖調(diào)制的時(shí)間；時(shí)間精密測(cè)量單元對(duì)所述時(shí)間誤差脈沖進(jìn)行時(shí)間精密測(cè)量；數(shù)控精密延遲單元以時(shí)間精密測(cè)量單元測(cè)量得到時(shí)間差為依據(jù)，調(diào)整數(shù)控精密延遲單元對(duì)前饋到所述脈沖調(diào)制器的調(diào)制脈沖進(jìn)行延遲，調(diào)整參考源脈沖調(diào)制與被測(cè)信號(hào)脈沖調(diào)制同步。2.如權(quán)利要求1所述的一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置，其特征在于，所述時(shí)間精密測(cè)量單元采用精密數(shù)字延遲內(nèi)插進(jìn)行時(shí)間精密測(cè)量。3.如權(quán)利要求1所述的一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置，其特征在于，所述耦合器采用Mini-Circuits公司型號(hào)為SYD-20-33+定向耦合器。4.如權(quán)利要求1所述的一種脈沖載波相位噪聲測(cè)量裝置，其特征在于，所述檢波整形單元包括檢波器、放大器和比較器，所述檢波器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢波，所述放大器對(duì)檢波后的信號(hào)進(jìn)行放大處理...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杜念文，朱偉，凌偉，劉強(qiáng)，辛義磊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東;37