基于鉴频法的相位噪声测量系统研究

发布时间：2020-06-08 01:46

【摘要】：相位噪声是指频率源在内部的各种有源器件的影响下,其输出信号相位的随机变化,是衡量频率源频率稳定度的重要指标。随着电子技术的发展以及高性能微波振荡器的出现,商用的相位噪声测量设备已经不满足当前的需求,需要寻找其他能够测量更低相位噪声的方法。鉴频法相位噪声测量是一种准确度较高,系统结构相对简单的测量方法,然而传统鉴频法只存在理论上的可行性,因其功率损耗过大的缺点导致很难应用于实践当中。随着光电技术的发展,基于光纤延迟线的鉴频法得到了广泛的应用,其不需要参考源即可测量的优点更是使其成为高性能频率源进行相位噪声测量的方法之一。本文首先对常用的各种相位噪声测量方法的测量原理进行了介绍,然后对鉴频法进行了深入研究,针对目前应用广泛的光纤延时自差的方法提出了改进并设计了一套完整的相位噪声测量系统。最后对相位噪声测量的结果讨论了不同的功率谱密度估计方法,根据估计的结果比较了他们各自的估计性能并找出一种适合相位噪声测量的估计方法。本文的主要工作与贡献如下:1.提出了一种改进的基于鉴频法的相位噪声测量系统,使用可调谐光纤延迟线代替移相器,因此在调节相位时不改变自身的插入损耗,从而稳定了混频器本振端的功率,使混频器的射频端与中频端保持严格的线性关系。2.通过进行电路设计、程序设计和系统搭建,使本文提出的相位噪声测量系统得以实现并完成相位噪声测量的功能。3.对几种估计方法的估计原理和估计性能进行了研究和比较。通过对同一相位噪声测量原始数据使用了不同的估计方法进行估计,找出了一种相对适合相位噪声测量的估计方法。
【图文】：

一个正反馈环路以实现自振，光电振荡器是１９９４年由美国喷气推进实验室的美籍华人逡逑ＳｔｅｖｅＹａｏ以及他的同事Ｌ．ＭＡｌｅｋｉ首次提出［９］，他们实现了第一台单环路光电振荡器，确逡逑定了光电振荡器的基本结构，如图１－１所示［１°］，电光调制器将微波信号调制到光载波上，，逡逑调制后的光信号经过一段长光纤的传输后由光电探测器再次变为电信号，之后经过放大、逡逑滤波，又反馈回电光调制器的驱动端，由此形成了一个闭环谐振腔，其中满足逡逑（＃为正整数，＆为环路延迟时间）这个条件的频率都会产生起振模式。逡逑相对于传统微波振荡器使用石英晶体、介质谐振腔或者原子钟作为储能元件，光电振荡器逡逑采用光纤代替它们，由于光纤的传输损耗极低，因此可以大幅度增加光纤长度提高储能时逡逑间，这样环路的品质因数大大增加，实现具有超低相位噪声性能的微波信号输出。逡逑Ｏｐｔｉｃａｌ逡逑激光器－－……尦’圆、；＜，？…0ＵｔｐＵｔ逡逑逦Ｔ逦、、Ｔ７、逦］逡逑Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ逡逑电子链路＞逦ｏｕｔｐｕｔ逦Ｊ逦杉逡逑Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ逦

件的影响会产生各种噪声，例如热噪声和散弹噪声，这些噪声会对振荡器振荡信号的幅度、逡逑相位和频率进行调制，受到噪声调制的影响，振荡器输出信号的频谱将由一条离散谱线扩逡逑散到载频两边的边带［１１］（图１－２），从时域上来看，就是其相位发生了随机变化（图１－３），逡逑因此短期频率稳定度也叫做相位噪声。逡逑理想情况逦实际情况逡逑N人逡逑Ｃ0Ｑ逦ＣＯ逦ｃ0０逦ＣＯ逡逑图１－２频率源输出频谱理想与现实的对比逡逑图１－３相位嗓声的时域表现逡逑信号源的相位噪声指标直接影响了电子系统的性能，比如在通信系统中，误码率是衡逡逑量数据在规定时间内传输精确性的指标，而较大的相位噪声会导致较高的误码率，严重影逡逑响通信的准确性［１２］。再比如雷达系统中，通过对反射电磁波的分析来探测目标的位置，如逡逑果信号源的相位噪声性能较差，就无法对目标进行精确定位，严重情况下甚至会使目标淹逡逑没在噪声之中。而随着光电振荡器的出现，频率源输出信号的频率越来越高，带宽越来越逡逑大，相位噪声越来越低，这使得对其进行相位噪声测量越来越困难，因此如何准确地测量逡逑频率源的相位噪声也是一个重要的研究方向。逡逑３逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN752.5

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 徐清华;张爱敏;;相位噪声标准的研制[J];中国测试;2015年01期

2 Paul Smith;鲜为人知的相位噪声特性[J];世界电子元器件;2005年02期

3 张骏凌，张玉兴;直接数字频率合成器中的相位噪声分析[J];电子科技大学学报;1999年01期

4 连俊烈;;相位噪声测量法的改进[J];火控雷达技术;1986年01期

5 秦忠宇;;脉冲多卜勒雷达中相位噪声的分析和测量[J];宇航计测技术;1986年03期

6 杜武林;刘建中;;微处理机在相位噪声测量中的应用[J];宇航计测技术;1987年03期

7 邓明纫;;注入锁相源相位噪声的测试[J];宇航计测技术;1987年05期

8 S.戈德曼;任渊;;系统延迟线的作用分析[J];国外舰船技术.雷达与对抗;1987年Z1期

9 胡瑶浦;;射频和微波绝对相位噪声测量——载波抑制/解调法[J];现代雷达;1987年06期

10 费元春,陈世伟;一种高稳定的X波段本振源[J];北京工业学院学报;1988年01期

相关会议论文 前10条

1 刘宝东;;相位噪声测量多级流水算法研究与实现[A];2018年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2018年

2 姜春荣;谢碧华;王兆永;;信号源相位噪声的自动化测试系统[A];1991年全国微波会议论文集（卷Ⅱ）[C];1991年

3 耿涛;李刚;董雅宾;王军民;张天才;;激光自混频干涉效应中相位噪声的测量[A];第十一届全国量子光学学术会议论文摘要集[C];2004年

4 曹舟;唐小宏;刘勇;;W波段接收机前端中频相位噪声抵消技术研究[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2009年

5 刘逸平;李镇;;降低宽带VCO相位噪声的一种有效措施[A];中国科学技术协会首届青年学术年会论文集（工科分册·上册）[C];1992年

6 顾忠诚;;L波段介质振荡器研究[A];2007年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2007年

7 杨姗;苗俊刚;李俊洁;;本振相位噪声对干涉式毫米波接收机性能的影响[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年

8 陈昌礼;洪兴楠;高葆新;;微波振荡器的相位噪声分析[A];1993年全国微波会议论文集（下册）[C];1993年

9 宛操;苏国东;孙玲玲;文进才;吕翔宇;程涛;;基于差分并联电感的294.2GHz-298.2GHz压控振荡器设计[A];2017年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2017年

10 陈昌礼;洪兴楠;高葆新;;降低微波MESFET振荡器相位噪声的几种有效措施[A];1995年全国微波会议论文集（上册）[C];1995年

相关重要报纸文章 前2条

1 罗德与施瓦茨中国有限公司;信号源综合分析的高端技术[N];中国电子报;2008年

2 ;ADI：ADF4350[N];通信产业报;2008年

相关博士学位论文 前10条

1 李竹;基于CMOS工艺的微波毫米波宽带压控振荡器研究与芯片设计[D];东南大学;2017年

2 聂尧;基于极化信号处理的OFDM系统相位噪声消除研究[D];北京邮电大学;2018年

3 刘帆;可调谐半导体激光器的相位噪声及其对相干通信系统的影响[D];华中科技大学;2018年

4 许子杰;LTE上行链路信息传输中的关键技术研究[D];西安电子科技大学;2018年

5 贾石;基于微波光子的低相噪微波源和宽带太赫兹通信技术研究[D];天津大学;2017年

6 童国川;基于光子学的高质量微波信号发生及远距离稳相传输技术研究[D];浙江大学;2018年

7 马海虹;W波段低相噪锁相频综技术研究[D];电子科技大学;2007年

8 王玮;基于联合消息传递算法的相位噪声估计[D];郑州大学;2017年

9 曹哲玮;光电振荡器相位噪声的研究[D];东南大学;2017年

10 约翰（Jean Temga）;CO-OFDM系统中相位噪声的理论和实验研究[D];华中科技大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 郭姣姣;光电振荡器的相位噪声模型研究及应用[D];浙江大学;2019年

2 侯晨涛;基于鉴频法的相位噪声测量系统研究[D];浙江大学;2019年

3 张楚乔;2μm波段激光线宽测量系统的相位噪声提取理论研究[D];北京交通大学;2018年

4 章青青;大线宽CO-OFDM系统中基于RF-Pilot的相位噪声补偿算法研究[D];浙江工业大学;2017年

5 唐学丽;CO-OFDM系统时频同步与相位噪声估计算法的研究[D];东北大学;2015年

6 何倩雯;圆形正交幅度光调制信号相位噪声与非线性传输性能研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

7 杨洋洋;远程光传输调制不稳定性导致相位噪声机理及抑制技术研究[D];国防科学技术大学;2016年

8 段秀林;锁相环相位噪声模型及测量方法研究[D];西安电子科技大学;2018年

9 姜灏;高性能小数分频模拟锁相环关键技术研究[D];西安电子科技大学;2018年

10 张晓兵;零差接收机相位噪声消除和IQ不平衡补偿技术研究[D];西安电子科技大学;2018年

本文编号：2702335