[发明专利]一种基于鉴频法的微波信号源相位噪声自动化测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于鉴频法的微波信号源相位噪声自动化测量系统及方法，该系统包括激光器、电光调制器、功率分配器、长光纤延迟线、电控可调光纤延迟线、光电探测器、双平衡混频器等器件。待测源信号通过功率分配器等分为两路，一路直接进入混频器的本振端，另一路通过电光调制器调制为光信号，再经长光纤延迟线、电控可调光纤延迟线后通过光电探测器进入混频器的射频端。电控可调光纤延迟线受计算机控制，可自动调节两路信号保持正交状态，混频后的信号依次经过放大、滤波、模数转换后再输入计算机计算相位噪声。相比于其他相位噪声测量方法，本发明避免了引入移相器造成的功率损耗随相位变化而变化以及实现了相位噪声快速、自动化测量。

技术领域

本发明属于微波测量领域，涉及微波信号源相位噪声的测量，尤其涉及一种基于鉴频法的微波信号源相位噪声自动化测量系统及方法，本发明避免了引入移相器所造成的功率损耗以及减少了测量所需要的时间。

背景技术

相位噪声是信号源在各种噪声作用下引起输出信号的相位的随机变化，是衡量频率稳定度的重要指标，随着技术的发展，在通信、雷达等各种领域对信号源相位噪声的要求越来越高，也就意味着对相位噪声测量装置的测量灵敏度有更大的要求，传统的测量方法已经不能满足现代高性能的微波信号源。因此相位噪声的测量也成为了现代电子系统中的关键性问题之一。

针对不同性能的信号源以及不同的测量需求，主要有以下几种相位噪声的测量方法：

1.直接频谱仪测量：直接用频谱仪测量虽然简单快速，但该方法无法区分相位噪声和幅度噪声，近载频处的噪声测量准确度不高，测量灵敏度低，应用范围很窄。2.鉴相器法：鉴相器法如图1所示，是应用比较广泛的一种相位噪声测量方法，这种方法需要一个参考信号源，利用混频器作为鉴相器，将待测源与参考源之间的相位差转换为电压幅度，之后将电压信号低通滤波、放大后送入基带分析仪。然而该方法中的参考源相位噪声性能必须要优于待测源，因此在对高性能信号源进行相位噪声测量时，很难找到更低相位噪声的参考源，适用范围有所限制。3.鉴频器法，鉴频器法如图2所示，其原理与鉴相器法类似，但是不需要参考源，而是将待测源的信号一分为二，一路经过延迟线，一路经过移相器，通过移相器移相使两路信号保持正交，正交的两路信号进入混频器混频，混频后对信号进行适当处理送入基带分析仪。其中延迟线和混频器构成了鉴频器，将待测源信号的频率抖动转换为了电压抖动。但本方法依然存在一些缺点，本发明是对鉴频器法的改进。

4.互相关法：由于相位噪声测量系统本身产生的噪声具有随机性且与待测源的相位噪声不相关，利用相关检测就可以降低系统本身的噪声，具体来说就是利用两路相同的相位噪声测量系统，将处理后的信号进行互相关运算，增强两路信号相似的部分，而把不相似的部分即系统产生的随机噪声抑制掉，进一步提高测量灵敏度。

发明内容

本发明的目的是针对现有相位噪声测量技术存在的不足，提出一种基于鉴频法的微波信号源相位噪声自动化测量系统及方法，本方案尤其适合X波段微波信号源相位噪声的测量，与目前应用较多的基于光延迟鉴频法的相位噪声测量方案相比，本方案将移相器替换为了可调光纤延迟线，避免了使用移相器的过程中，调节相位造成的插入损耗变化，并且待测信号通过功率分配器后直接与混频器的本振端相连，使本振功率保持稳定，输入输出具有良好的线性度。本发明还将相位噪声测量中必须确定的鉴相系数与相位噪声测量的原始数据进行自动测量，避免了传统的人工定标、校准过程，缩短了测量所需要的测量时间。

本发明的技术方案为：