[发明专利]激光鉴相鉴频和互相关处理的相位噪声测量装置和测量方法

说明书

一种激光鉴相鉴频和互相关处理的相位噪声测量装置和测量方法，装置包括：两条相同且独立的测量链路、待测信号源、功分模块和数据采集及互相关算法处理模块，所述的第一测量链路由依次的第一激光源模块、第一光电混频模块和第一光电转换模块构成，所述的第二测量链路由依次的第二激光源模块、第二光电混频模块和第二光电转换模块构成，所述的待测信号源的输出端与所述的功分模块的输入端相连。本发明利用激光器产生低相噪光信号，利用混频器提取出相位噪声。通过两条独立的测量链路，在后端数据处理部分采用互相关算法对链路额外噪声进行抑制，提高了测量链路的噪声灵敏度。

技术领域

本发明涉及光信息处理技术，特别是一种激光鉴相鉴频和互相关处理的相位噪声测量装置和测量方法。

背景技术

相位噪声对目前的射频微波处理、雷达探测系统和通讯系统起着越来越重要的影响，其影响着系统的各种指标，在系统结构的研发设计中也有着重要的指导意义，因此准确的相位噪声测量可以有效地提高系统的性能。相位噪声的测量方法主要分为鉴相法、鉴频法和直接频谱测量法，其中鉴相法通过将参考信号与待测信号通过混频并用滤波器滤除高频分量的方法提取出噪声信号，这种方法需要一个优良的参考信号，其噪底决定了测量链路的噪底。一般参考信号的相位噪声需要低于待测信号相位噪声20dBm才可以准确的进行测量，同时再进行混频时参考信号与待测信号之间的相对抖动对测量结果也有着重要的影响，所以通常会搭建锁相环链路来降低抖动，提高测量性能；而鉴频法中需要将待测信号与待测信号延时一段时间后的信号进行混频来完成测量，这种方法可以通过提高延迟线的长度来获得更好的测量性能。

随着雷达探测分辨率的需求提高和信息处理系统的数据速率越来越高，对高频段信号进行大频率带宽相位噪声测量愈加重要。这对电路系统提出了更高的要求，需要电子器件能够满足对高频段的信号测量的要求，当前基于射频器件的相位噪声测量中在待测信号为低频信号时可以获得准确的测量结果，保持很高的噪声灵敏度。但是随着频率的增加，射频器件的带宽难以满足测量条件，在高频处的相位噪声增大，不管是作为噪声测量时的参考源还是后续测量链路中的有源器件，都会引入较高额外的噪声。在鉴相法中，基于射频和微波信号发生器产生的高频段的参考源难以有很低的相位噪声，这会降低测量链路噪声灵敏度。而对于鉴频法，基于射频器件的延迟线的可调范围低，这意味着频率偏移范围也会低。所以受限于本身的带宽限制和噪声性能，射频器件在高频段信号的测量不能达到测量需求。

基于鉴相法和鉴频法的相位噪声测量都需要在混频器中提取出相位噪声，混频所需要的信号由待测信号和另一信号(参考信号或待测信号的延迟信号)组成，这一信号可以由光子技术产生的脉冲替代，其产生的很窄的脉冲可以让信号达到很高的频段，光信号噪声很低的特性也可以提高系统的测量精度。随着微波光子技术的日渐成熟，处理微波信号器件的带宽也越来越大，可以达到很高的测量频段和可调范围，可以提高偏移频率的范围。所以微波光子链路以其大带宽低抖动的优点，可以进行高频段信号的相位噪声测量。

在后端的数据处理部分，由于任何测量链路都会因为有源器件的存在带来额外的噪声，限制了测量方案的噪声灵敏度，可以通过互相关算法将这部分噪声抑制，采用的互相关次数越多，额外噪声可以被抑制的越明显，测量的结果也越准确。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种激光鉴相鉴频和互相关处理的相位噪声测量装置和测量方法。该方法基于光电混频的原理，利用激光器产生低相噪光信号，利用混频器提取出相位噪声。通过两条独立的测量链路，在后端数据处理部分采用互相关算法对链路额外噪声进行抑制，从而提高了测量链路的噪声灵敏度。

本发明的技术解决方案如下：