一种脉冲载波相位噪声测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种脉冲载波相位噪声测量装置，连接到被测源，其内部包括脉冲调整单元、鉴相器、脉冲调制器和参考源，脉冲调整单元在脉冲载波相位噪声测量装置输入端通过耦合器耦合并接收一路被测信号，在鉴相器的输入端通过耦合器分别耦合并接收一路被测信号和一路参考信号，在脉冲调整单元内部进行脉冲同步调整，同步后的被测源和参考源鉴相后输出中频信号，经过低通滤波器、PRF滤波器、环路滤波器等处理后对参考源进行调节，使参考源与被测源正交锁定，经低噪声放大单元、A/D采样单元和分析运算单元得到被测源在脉冲调制状态下的相位噪声。本发明专利技术的脉冲同步调整可由内部电路自动完成，无需人工调整和干预，设置及测试过程大幅简化。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲载波相位噪声测量装置及测量方法
本专利技术涉及测试
，特别涉及一种脉冲载波相位噪声测量装置，还涉及一种脉冲载波相位噪声测量方法。
技术介绍
相位噪声是评估信号频率短期稳定度的重要指标，相位噪声性能的好坏对电子系统的整体性能具有重要影响，例如雷达系统的作用距离、目标分辨率，数字通信系统的误码率、图像信号质量、卫星定位精度和接收机系统相邻信道间信号干扰度等指标都和系统频率源的载波相位噪声有关。由于脉冲调制信号具有较强的通信安全性和抗干扰性，在保密通信系统和雷达设备中得到了广泛应用，发射和接收信号多以工作于微波毫米波频段的脉冲调制载波信号为主。在脉冲调制信号产生过程中，调制电路对信号相位噪声性能将产生不同程度的恶化，欲对系统总体性能进行准确评估，必须在实际工作的脉冲调制状态下对输出信号近载波相位噪声进行精确测试，以衡量相位噪声及脉冲调制过程对系统性能的综合影响。目前测量脉冲调制载波相位噪声主要有两种方法：第一种是频谱分析仪法，使用频谱分析仪的时间门功能进行测试，测试时序如图1所示。测试的基本原理就是在产生脉冲载波的同时，输出一个触发脉冲信号，这两个信号同时送给频谱分析仪。频谱分析仪根据信号延迟和脉冲宽度设定门延迟和门宽度，由触发信号同步触发，产生实际的门控信号。该门控信号控制频谱分析仪在门控信号有效期间进行扫描、采样和分析，在门控信号无效期间停止扫描和采样。对载波一定频偏处相位噪声的测量，可以使用频谱分析仪提供的噪声频标功能直接进行，从而得到其相位噪声信息。频谱分析仪法典型的测试连接图如图2所示。信号发生器输出射频脉冲载波和脉冲同步输出信号，这两个信号同时连接到频谱分析仪和宽带示波器，频谱分析仪的门控信号通过门输出接口输出，连接到宽带示波器。测量时用宽带示波器同时监测射频脉冲载波、脉冲同步输出和门输出信号，监测三者之间是否满足测试时序要求，如果不满足测试时序，则可以通过信号发生器调整脉冲同步输出延迟，可以通过频谱分析仪调整门控信号宽度和门延时，使得三者满足测试时序要求。该方法的缺点是不抑制载波，受中频滤波器形状的限制，无法解决中频泄露问题，导致测量很小频偏(如频偏小于10Hz)时，测量结果偏离很大；该方法要求本振的相位噪声要优于被测信号，其测量灵敏度受频谱分析仪本振相位噪声限制，很难测试相位噪声很低的载波信号；另外该方法无法区分相位噪声和调幅噪声，测量的结果是相位噪声和调幅噪声的总和。脉冲载波、触发脉冲和门控信号需要用宽带示波器进行监测，并且要手动调整信号发生器和频谱分析仪的多个参数才能使三者完全同步，这种方案费时费力，而且要求被测源要具备触发脉冲输出能力和延迟调节能力，要求频谱分析仪具有门延迟和门宽度调节能力。测试的时间累积的一定的程度，还会导致已经同步好的信号失去同步关系，这时需要重新调整各个参数，让系统重新进入同步状态。第二种脉冲调制载波相位噪声测试的方法是鉴相法，测试原理框图如图3所示，该方法的基本工作过程是：被测源与参考源混频鉴相，经过鉴相器和低通滤波器输出瞬时电压起伏与输入信号的瞬时相位起伏呈线性关系，对相位噪声的测量可以转化为对输出电压起伏测量。鉴相输出信号经低通滤波器、PRF滤波器和低噪声放大单元处理后，一路经环路滤波器处理后反馈给参考源，组成闭环锁相环路，保持参考源与被测源频率相等且相位正交，另一路送到ADC进行数字采样，经FFT变换转化成功率谱密度信息，进而分析运算得到被测信号的相位噪声值。鉴相器一般采用高性能双平衡混频器，其中频与本振和射频之间虽有一定隔离，但脉冲调制信号的PRF馈通也是不可避免的，它与鉴相器输出的相位噪声信号混叠在一起，而且其绝对量值要远远大于相位噪声信号幅度，所以中频通道中PRF滤波器的设置是非常必要的，将有效滤除PRF馈通信号而保留相位噪声信号。如果参考源为连续波信号，输入被测信号为脉冲调制载波，在脉冲开期间二者同频、相位正交，此时被测信号载波的相位噪声将被有效提取；而在脉冲关期间，由于鉴相器本振端连续波参考源的单独存在，中频端口将产生较大的直流偏置电压。这一电压如无法消除将使后端放大器迅速进入饱和状态，造成系统灵敏度下降。参考源为连续波时还将把本振端信号的调幅噪声全部转移到中频端口，而只把部分相位噪声转入，虽然通常情况下参考源的调幅噪声比相位噪声要低很多，但随着脉冲调制信号占空比的降低，二者将逐渐趋于接近并最终影响相位噪声的测量。为消除连续波鉴相给相位噪声测量带来的不利因素，通常采用脉冲参考源做本振，可有效抑制直流偏置和调幅噪声的恶化，但仍需要解决被测信号与参考源之间的脉冲同步问题。为解决被测信号与参考源之间的脉冲同步问题，现有的测试装置使用一台双通道脉冲发生器产生两路脉冲信号，同时对参考源和被测源进行脉冲调制。测量连接图和测量原理图如图4和图5所示，脉冲载波相位噪声测量装置提供脉冲载波输入接口、脉冲调制信号输入接口和鉴相中频输出监测接口。对被测源测试时还要提供一台双通道脉冲发生器和一台宽带示波器。双通道脉冲发生器输出两路同步的脉冲调制信号，一路接到被测源对其进行脉冲调制，使施加脉冲调制后的被测源接到脉冲载波相位噪声测量装置的载波输入接口，另一路接到脉冲载波相位噪声测量装置的脉冲调制信号输入接口，通过脉冲调制器对参考源进行脉冲调制。双通道脉冲发生器的同步输出信号接到宽带示波器上，作为触发信号，对鉴相输出的中频输出信号进行同步监测。通过宽带示波器，就可以观察到被测源和参考源的脉冲调制载波信号是否同步，如果不同步，就可以调节双通道脉冲信号发生器两路脉冲信号的相对延迟，使被测源和参考源的脉冲载波完全同步。同步后的被测源和参考源鉴相后输出中频信号，经过低通滤波器、PRF滤波器、环路滤波器等处理后对参考源进行调节，最终使参考源与被测源正交锁定。被测源和参考源正交锁定后，经低噪声放大单元、A/D采样单元和分析运算单元后，即可得到被测源在脉冲调制状态下的相位噪声。两路脉冲信号的相对延迟需要用宽带示波器在鉴相输出中频端口进行观察调节，这种方案不但费时费力，而且要求被测源要具备接收外部脉冲调制信号的能力，同时要求双通道脉冲发生器具有同步输出能力，并且可以调节两路脉冲信号之间的相对延迟。
技术实现思路
本专利技术提出一种脉冲载波相位噪声测量装置及测量方法，采用脉冲同步检测及动态调整技术，实现了脉冲调制参数实时提取和同步，解决了参考源与被测源的脉冲调制同步问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种脉冲载波相位噪声测量装置，连接到被测源，其内部包括脉冲调整单元、鉴相器、脉冲调制器和参考源，脉冲调整单元在脉冲载波相位噪声测量装置输入端通过耦合器耦合并接收一路被测信号，在鉴相器的输入端通过耦合器分别耦合并接收一路被测信号和一路参考信号，在脉冲调整单元内部进行脉冲同步调整，同步后的被测源和参考源在所述鉴相器鉴相后输出中频信号，经过低通滤波器、PRF滤波器、环路滤波器处理后对参考源进行调节，使参考源与被测源正交锁定，经低噪声放大单元、A/D采样单元和分析运算单元得到被测源在脉冲调制状态下的相位噪声；所述调整单元包括检波整形单元、比相器、时间精密测量单元和数控精密延迟单元，被测信号在脉冲载波相位噪声测量装置输入端被耦合器耦合出一路到脉冲调整单元，经过脉冲调整单元内部检波整形单元检波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲载波相位噪声测量装置，连接到被测源，其特征在于，其内部包括脉冲调整单元、鉴相器、脉冲调制器和参考源，脉冲调整单元在脉冲载波相位噪声测量装置输入端通过耦合器耦合并接收一路被测信号，在鉴相器的输入端通过耦合器分别耦合并接收一路被测信号和一路参考信号，在脉冲调整单元内部进行脉冲同步调整，同步后的被测源和参考源在所述鉴相器鉴相后输出中频信号，经过低通滤波器、PRF滤波器、环路滤波器处理后对参考源进行调节，使参考源与被测源正交锁定，经低噪声放大单元、A/D采样单元和分析运算单元得到被测源在脉冲调制状态下的相位噪声；所述调整单元包括检波整形单元、比相器、时间精密测量单元和数控精密延迟单元，被测信号在脉冲载波相位噪声测量装置输入端被耦合器耦合出一路到脉冲调整单元，经过脉冲调整单元内部检波整形单元检波、放大、整形后作为前馈信号对参考源进行超前脉冲调制；在鉴相器的输入端，被测信号和参考信号分别被耦合器耦合出一路到脉冲调整单元，两路耦合信号分别进入脉冲调整单元内部检波整形单元，经检波整形单元检波、放大、整形后送入比相器；比相器取出两路信号的检波沿的时间误差，以脉冲形式输出，该时间误差脉冲的宽度代表参考源脉冲调制超前于被测源脉冲调制的时间；时间精密测量单元对所述时间误差脉冲进行时间精密测量；数控精密延迟单元以时间精密测量单元测量得到时间差为依据，调整数控精密延迟单元对前馈到所述脉冲调制器的调制脉冲进行延迟，调整参考源脉冲调制与被测信号脉冲调制同步。...

【技术特征摘要】
1.一种脉冲载波相位噪声测量装置，连接到被测源，其内部包括脉冲调整单元、鉴相器、脉冲调制器和参考源，脉冲调整单元在脉冲载波相位噪声测量装置输入端通过耦合器耦合并接收一路被测信号，在鉴相器的输入端通过耦合器分别耦合并接收一路被测信号和一路参考信号，在脉冲调整单元内部进行脉冲同步调整，同步后的被测源和参考源在所述鉴相器鉴相后输出中频信号，经过低通滤波器、PRF滤波器、环路滤波器处理后对参考源进行调节，使参考源与被测源正交锁定，经低噪声放大单元、A/D采样单元和分析运算单元得到被测源在脉冲调制状态下的相位噪声；其特征在于，所述脉冲调整单元包括检波整形单元、比相器、时间精密测量单元和数控精密延迟单元，被测信号在脉冲载波相位噪声测量装置输入端被耦合器耦合出一路到脉冲调整单元，经过脉冲调整单元内部检波整形单元检波、放大、整形后作为前馈信号对参考源进行超前脉冲调制；在鉴相器的输入端，被测信号和参考信号分别被耦合器耦合出一路到脉冲调整单元，两路耦合信号分别进入脉冲调整单元内部检波整形单元，经检波整形单元检波、放大、整形后送入比相器；比相器取出两路信号的检波沿的时间误差，以脉冲形式输出，该时间误差脉冲的宽度代表参考源脉冲调制超前于被测源脉冲调制的时间；时间精密测量单元对所述时间误差脉冲进行时间精密测量；数控精密延迟单元以时间精密测量单元测量得到时间差为依据，调整数控精密延迟单元对前馈到所述脉冲调制器的调制脉冲进行延迟，调整参考源脉冲调制与被测信号脉冲调制同步。2.如权利要求1所述的一种脉冲载波相位噪声测量装置，其特征在于，所述时间精密测量单元采用精密数字延迟内插进行时间精密测量。3.如权利要求1所述的一种脉冲载波相位噪声测量装置，其特征在于，所述耦合器采用Mini-Circuits公司型号为SYD-20-33+定向耦合器。4.如权利要求1所述的一种脉冲载波相位噪声测量装置，其特征在于，所述检波整形单元包括检波器、放大器和比较器，所述检波器对输入信号进行包络检波，所述放大器对检波后的信号进行放大处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜念文，朱伟，凌伟，刘强，辛义磊，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37