相位噪声测量系统的设计

发布时间：2017-11-14 21:33

  本文关键词：相位噪声测量系统的设计

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【摘要】：相位噪声是高频高精度电子系统中的重要指标,这需要超低相位噪声底的测量系统方可测量,本文针对二端口器件相位噪声测量技术开展了理论分析和实验测试等工作内容。首先,为了方便对相位噪声测量系统的测量原理进行分析和理论公式推导,文章对相位噪声的基础理论进行了介绍。其中着重介绍了相位噪声功率谱密度Sψ(f)的定义,以及相位噪声的单边带和双边带的功率谱密度。随后,文章介绍了经典的相位噪声测量系统的校准步骤,这些步骤具有普遍意义。对于大多数测量系统来说,为了保证测量的准确性,系统的校准是必要的步骤。接下来,设计并搭建了一系列相位噪声测试系统,并完成若干二端口器件相位噪声测试工作。首先搭建完成了经典的饱和式的相位噪声测量系统,其在载频10GHz处具有-145dBrad2/Hz的底噪指标。经典的相位噪声测量系统受限于混频器本身较高的相位噪声以及较低的相位/电压转换增益,系统相位噪声底较高。为了解决该问题,这里采取了两种不同的解决方案。一是降低测量系统的本底噪声对测量结果的影响,互相关技术能够有效的降低系统的底噪,采用两个完全相同的测量系统对同一个待测件进行相位噪声测量,得到的结果进行互相关运算能够显著的减少单个测量系统的本底噪声。实验中在对测量结果取100次平均的基础上,采用互相关技术的测量系统的噪声底噪在载频10GHz处达到了-155dBrad2/Hz,比单个通道的测量系统噪声底噪降低了10dB。同时发现随着取平均次数的增加,测量结果中的1/f噪声具有更显著的-1斜率特性,同时白噪声曲线也更加平滑。二是提高测量系统的相位/电压转换增益,实验中设计搭建完成了干涉法相位噪声测量系统。干涉法相位噪声测量系统通过干涉结构进行载波抑制,从而提高了相位噪声测量系统的相位/电压的转换增益。实验中的测量系统相位/电压转换增益为28.5dBV2/rad2,相位噪声底噪在载频10GHz处为-170dBrad2/Hz,远远小于经典的相位噪声测量系统底噪。干涉法的相位噪声测量系统具备良好的测量系统噪声底噪指标,然而也有测量操作不方便的问题。为了解决该问题,设计了一个数字可调移相器和衰减器的半自动测量的部件,即程控数字移相和数字衰减的软硬件开发和实现。该组件由一个以单片机为核心的并口控制电路,一个配套的单片机程序,和一个c#语言编写的具有视窗界面的电脑端控制程序组成。该部件实现了电脑端直接控制相位噪声测量系统中的数字可调移相器和衰减器的功能。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN06

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 郄泽奇;;一种高精度相位噪声测量方法研究[J];科技信息;2009年25期

2 冯媛;谷磊;;相位噪声及其测试技术[J];科技信息;2009年07期

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本文编号：1187141