[发明专利]一种频率源短稳参数数字化检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种噪声检测方法及装置，特别是涉及一种频率源短稳参数数字化检测方法及装置。

背景技术

高精度、高稳定度的频率源产品广泛应用于雷达、导航、通信等各种精密电子系统，频率源的相位噪声使其瞬时频率偏离其标称值，由相位起伏谱密度表征，而频率源输出频率的稳定特性反映了一定时间间隔内频率的变化，由频率稳定度表征。随着电子技术的不断发展，频率源的性能指标不断提高，对其稳定度及相位噪声参数的测试技术也提出了更高的要求。

目前，市场上频率源稳定度及相位噪声测量装置主要包括外差法和相位检波法搭建的测试系统。其中，外差法是通过测量两个待测源与一个公共振荡源的相位差后相减，得到两个待测源的相位差实现，常见的双混频时差测试设备就是一种典型的外差法。外差法保留了载波的相位信息，从而实现频率稳定度的测量。但外差法存在以下缺陷：1、相位信息通过测量中频过零点的次数获得，但信号电压波动范围较大，超过了测量载波远端相位噪声时的动态范围，2、混频时加入的载波信号增加了测试系统的闪烁噪声，3、频域混叠问题无法克服，以上问题使外差测试系统无法实现相位噪声的准确测量。相位检波法也称锁相环法，它是通过载波抑制来获取相位噪声起伏，通常是利用双平衡混频器和低噪声放大器将相位起伏转换为电压起伏后进行傅里叶分析得到，转换过程引入较大噪声，需要进行傅里叶频率校准，此外，需要利用锁相环路使两路信号保持正交，才能实现检相功能，锁相环抑制了环路带宽内的载波相位信息，当采样时间大于锁相环的环路时间常数时，无法利用相位序列准确估算短期稳定度。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供一种频率源短稳参数数字化检测方法及装置，能够精确测量频率源的短期频率稳定度及其相位噪声起伏谱密度，解决了外差法与锁相环法无法在同一台仪器中实现频率源的短期稳定度和相位噪声测量的局限性，测量方法更加快捷、可靠，克服了传统测量方法中测量精度低、操作复杂等不足。通过对输入射频信号直接采样后进行数字变频，实现了相位噪声的实时检测，利用抗混叠滤波及欠采样技术使测量带宽的选取更加灵活，增加了输入信号的频率覆盖范围，系统采用了直接数字化的测量方法，灵活性高，可以针对不同的傅里叶频偏设置相应的最佳测量带宽，提高了短期稳定度的估算精度，利用互相关统计平均处理有效降低了模数转换器误差造成的系统噪声底部。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种频率源短稳参数数字化检测装置，该装置包括：

输入预处理模块，根据输入的待测信号及参考信号的频率，选择相应的带通滤波器进行抗混叠滤波，分别生成两路同相和正交信号输出到采样及数字下变频模块，并将预处理后的信号输出至输入检测及DDS模块；

输入检测及DDS模块，用于检测输入的待测信号和参考信号的频率和功率，并产生相应的控制信号回送到输入预处理模块进行相应的功率控制及滤波器选择控制，该输入检测及DDS模块生成可调时钟信号和同步脉冲信号送入时钟同步模块作为低抖动时钟源及同步信号；

时钟同步模块，用于对接收的时钟信号实现时钟驱动、分配及滤波，为采样及下变频模块提供高度一致的时钟信号和四路同步信号，使系统高度对称，以利于后续进行互相关统计平均处理去除数字化时引入的噪声；

采样及数字下变频模块，对输入信号进行带通采样及数字下变频，输出低速、正交信号至稳定度及相位解调模块进行相位解调处理；

稳定度及相位调解模块，对接收的信号进行处理实现相位噪声解调。

所述输入预处理模块包括第一输入预处理模块和第二输入预处理模块，该第一输入预处理模块接收待测信号与所述输入检测及DDS模块来的控制信号，并产生两路正交待测信号；该第二输入预处理模块接收参考待测信号与所述输入检测及DDS模块来的控制信号，并产生两路正交参考信号。

所述采样及数字下变频模块包括第一至第四采样及数字下变频模块，分别接收时钟信号，同步信号及正交信号，并对输入信号进行带通采样及数字下变频。

所述输入检测及DDS模块还连接有用于产生时钟信号的时钟模块。

所述时钟模块包括高频时钟模块，该高频时钟模块还连接有本振时钟模块。

一种频率源短稳参数数字化检测方法，该检测方法包括如下步骤：

1）对输入待测信号及参考信号进行采样前预处理；

2）产生高速、低抖动、可调采样时钟信号及同步信号；

3）对输入待测信号及参考信号进行低噪声带通采样及数字下变频；

4）数字化相位噪声互相关功率谱检测；