[發(fā)明專利]一種相位噪聲檢測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910084894.6
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101551419A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設計）人: 沈明
• 申請（專利權）人: 沈明
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及電子測量技術領域，特別涉及一種相位噪聲檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術

隨著科學技術的發(fā)展，通信、雷達和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)认到y(tǒng)需要高穩(wěn)定的信號作為基帶信息載波。基帶信息載波通常是正弦波，正弦波的三要素包括幅度、頻率和相位。通常情況下，相位的穩(wěn)定性指標用相位噪聲來表示，相位噪聲是衡量信號穩(wěn)定性的一項重要參數(shù)。目前，信息傳輸多調(diào)制在載波相位上或跟相位有關的頻率上，基帶信號的相位噪聲指標是整體系統(tǒng)的底線。隨著電子產(chǎn)品性能要求的提高，對信號源和頻率源性能的要求也隨之提高，相位噪聲被更廣泛地引起重視。相位噪聲的應用場合主要有：電子儀器、儀表中的基準信號、微波通訊中的載波信號、電磁波定位測距、時間頻率計數(shù)和數(shù)據(jù)傳輸基帶信號等等。

現(xiàn)代電子系統(tǒng)和設備都離不開相位噪聲測試的要求，因為本振相位噪聲影響著調(diào)頻、調(diào)相系統(tǒng)的最終信噪比，惡化某些調(diào)幅檢波器的性能；限制頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)的最小誤碼率；影響頻分多址接收系統(tǒng)的最大噪聲功率等等。在很多高級電子系統(tǒng)和設備中，核心技術中往往有一個低相位噪聲頻率源。可見對相位噪聲進行表征、測試以及如何減小相位噪聲是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中一個回避不了的問題。傳統(tǒng)的相位噪聲檢測方法主要有以下幾種：

1、直接頻譜儀法

將未調(diào)制的高頻或者微波載頻信號直接加到頻率范圍及性能適合的高頻或者微波頻譜儀上，顯示出該信號的頻譜，從而檢測出該被測信號的相位噪聲。目前常用的分析儀主要分為頻譜分析儀和波形分析儀。頻譜分析儀允許輸入信號具有很寬的頻率范圍，且具備中等程度的分析帶寬，例如HP8568A的工作頻率范圍為100Hz～1.5GHz，最小分析帶寬為10Hz波形分析儀一般工作在較低的頻段，且具有很高的頻率分辨率，例如HP?3582A的工作頻率范圍為0.02Hz～25.599Hz，頻率分辨率為0.02Hz。該方法比較適宜測量漂移較小且相位噪聲相對較高的信號源。

2、鑒頻法

鑒頻法也稱單源法，是將被測信號源的頻率起伏Δf由某種微波鑒頻器變?yōu)殡妷浩鸱，用基帶頻譜儀進行檢測，直接得出SΔf(f)，進而求出相位噪聲。一種常用的鑒頻法工作原理是：將被測源信號經(jīng)功分器分兩路，一路經(jīng)寬帶延遲線時延τ_d，以便將頻率起伏變?yōu)橄辔黄鸱后進入鑒相器；另一路信號經(jīng)寬帶可變移相器相移后進入鑒相器進行正交鑒相，由鑒相器將相位噪聲轉換為電壓噪聲，經(jīng)A/D轉換、快速傅里葉變換和功率譜估計等信號處理后，檢測得到被測信號的相位噪聲功率譜Sj(f)和相對單邊功率譜Lp(f)。

3、鑒相法

鑒相法也稱相位檢波器法，是將被測信號與一同頻高穩(wěn)定的參考源進行正交鑒相，采用外差方式將被測源信號降至中頻，在中頻用晶體濾波器和含壓控晶體振蕩器的鎖相回路或鎖相環(huán)提純，以獲取被測信號的連續(xù)載波信號，該信號經(jīng)相移后與被測信號鑒相器中正交鑒相，提取被測信號的相位噪聲。

但是，上述三種相位噪聲檢測方法都存在缺陷：直接頻譜儀法不能分辨調(diào)幅噪聲和相位噪聲，對調(diào)幅噪聲嚴重的信號源不能直接測得相位噪聲；鑒頻法在近載頻處系統(tǒng)靈敏度低，寬帶延遲線、寬帶移相器制作困難；鑒相法在載波提純，移相器的研制較困難，而且相移器、晶體濾波器特性、鑒相增益等受溫度和噪聲大小等諸多因素的影響而變化，不易實現(xiàn)自動化測量。此外，上述相位噪聲檢測方法需要依賴復雜的昂貴的硬件系統(tǒng)支持，并且檢測速度比較慢，普及應用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決相位噪聲難于檢測，以及檢測精度不高且不易實現(xiàn)自動化等問題，本發(fā)明提供了一種相位噪聲檢測方法，所述方法包括：

根據(jù)被測信號源的頻率和測量頻帶范圍，選擇對應的鎖相環(huán)電路；

所述鎖相環(huán)電路對所述被測信號源進行鎖相跟蹤；

檢查所述鎖相跟蹤是否完成，如果所述鎖相環(huán)電路輸出的相位噪聲信號中沒有失鎖信號，則所述鎖相跟蹤完成，采集所述鎖相環(huán)電路輸出的相位噪聲信號；否則，檢查所述鎖相環(huán)電路輸出的相位噪聲信號的頻譜成分是否處于鎖相穩(wěn)定區(qū)域，如果不是，則所述鎖相環(huán)電路增加對所述被測信號源的頻帶帶寬，重新檢查所述相位噪聲信號的頻譜成分是否處于鎖相穩(wěn)定區(qū)域；如果是，所述鎖相環(huán)電路將所述被測信號源的頻帶帶寬作為最窄頻帶帶寬，重新進行所述鎖相跟蹤；

將所述相位噪聲信號轉換為頻域信號，對所述頻域信號進行對數(shù)處理和定標處理，并根據(jù)所述對數(shù)處理結果和定標處理結果，繪制出相位噪聲曲線圖。