[發明專利]基于微波光子混頻技術的微波源相位噪聲測試方法及裝置

有效

• 申請號: 201410796588.6
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN104459360A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 張方正;朱登建;潘時龍;周沛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01R29/26
• 分類號: G01R29/26
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種基于微波光子混頻技術的微波源相位噪聲測試方法及裝置，屬于微波源相位噪聲測試、微波光子學技術領域。

背景技術

為滿足各類軍工應用對微波振蕩器相位噪聲越來越高的要求，國內外研究人員以極大的熱情不斷降低高頻微波振蕩器的相位噪聲。目前，X波段商用微波振蕩器的相位噪聲在10kHz頻偏處已低于-160dBc/Hz(OEWaves公司，10GHz中心頻率)，而一般商用相噪分析儀在10GHz頻率只能測出-120dBc/Hz@10kHz量級的相噪。特別地，相位噪聲的國內計量標準主要由安捷倫E5505A提供，10GHz中心頻率處的本底相噪大于-123dBc/Hz@10kHz，與實際測試需求有三個數量級以上的差距。

目前，應用最廣的微波源相位噪聲測試方法是外差法。在這種方法中，待測源跟一個同頻率的高質量參考源在混頻器中混頻，混頻器的輸出電壓與待測微波源的相位抖動成正比，據此可計算出待測源的相位噪聲。這種方法的測試精度和測試帶寬受限于參考源。當被測源的相位噪聲低于參考源的相位噪聲時，使用該測試系統不能得到正確結果。

在現有的基于光纖延時的相位噪聲測試方案中，一個連續光在電光調制器中被待測微波源調制，得到的光信號由光耦合器分成兩路，其中一路經光纖延時。以上兩路光信號分別在光電探測器中轉換為微波信號后，經微波放大、移相后在混頻器中混頻，進而依據輸出電信號計算待測源的相位噪聲。由于使用了微波混頻器、微波放大器等器件，以上測試方案的工作帶寬和測試精度會受到混頻器和放大器等電器件的限制，而且測試精度都會隨頻率的增加而降低。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于微波光子混頻技術的微波源相位噪聲測試方法及裝置，提高微波源相位噪聲測試系統的工作帶寬、降低微波源相位噪聲測試系統的噪底，即提高相位噪聲測試系統的測試精度。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

基于微波光子混頻技術的微波源相位噪聲測試裝置，包括微波源、微波功分器、微波移相器、激光源、第一電光調制器1、光纖、第二電光調制器2、光帶通濾波器、光電探測器、電低通濾波器和FFT分析儀；所述激光源的輸出端連接第一電光調制器1的輸入端，第一電光調制器1的輸出端通過光纖連接第二電光調制器2的輸入端；所述微波源的輸出端與微波功分器的輸入端連接；所述微波功分器有兩個輸出端：其中一個輸出端與第一電光調制器1的驅動信號輸入端相連接，另一個輸出端和微波移相器輸入端連接；所述微波移相器的輸出端與第二電光調制器2的驅動信號輸入端連接；沿第二電光調制器2的輸出信號方向依次連接光帶通濾波器、光電探測器、電低通濾波器和FFT分析儀。

進一步的，所述第一電光調制器1和第二電光調制器2均為寬帶電光調制器；所述寬帶電光調制器采用相位電光調制器或強度調制器或偏振調制器。

進一步的，所述微波功分器為寬帶微波功分器。

進一步的，所述微波移相器為寬帶微波移相器。

一種基于微波光子混頻技術的微波源相位噪聲測試方法，其特征在于：微波源輸出待測微波信號，待測微波信號由微波功分器分成第一微波信號和第二微波信號，其中第一微波信號經第一電光調制器1調制，生成初始調制光信號；所述初始調制光信號經過光纖延時后進入第二電光調制器2，所述延時為τ；第二微波信號經過微波移相器后進入第二電光調制器2，其中調節微波移相器使為第二微波信號經過的相移量，ω為待測微波信號的角頻率；第二電光調制器2對光纖延時后的初始調制光信號和經過微波移相器后的第二微波信號進行調制，第二電光調制器2輸出最終的調制光信號；利用光帶通濾波器對最終的調制光信號進行濾波；利用光電探測器對光帶通濾波器輸出的光信號進行拍頻；經過拍頻后的信號進入電低通濾波器進行濾波；電低通濾波器輸出信號由FFT分析儀采集進行數據處理，根據所得數據即可計算得到待測微波信號的相位噪聲。

有益效果：本發明提供的基于微波光子混頻技術的微波源相位噪聲測試方法及裝置：

1)本發明采用電光調制器1和電光調制器2來實現微波光子混頻，微波混頻后具有帶寬大、動態范圍大的特點，能顯著增大相位噪聲測試系統的工作帶寬；

2)本發明避免了使用微波放大器等有源微波器件，能降低微波源相位噪聲測試系統的噪底即提高測試精度，并且測試精度不隨頻率變化。