[发明专利]一种相位噪声检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电子测量技术领域，特别涉及一种相位噪声检测方法及系统。

背景技术

随着科学技术的发展，通信、雷达和高速数据传输等系统需要高稳定的信号作为基带信息载波。基带信息载波通常是正弦波，正弦波的三要素包括幅度、频率和相位。通常情况下，相位的稳定性指标用相位噪声来表示，相位噪声是衡量信号稳定性的一项重要参数。目前，信息传输多调制在载波相位上或跟相位有关的频率上，基带信号的相位噪声指标是整体系统的底线。随着电子产品性能要求的提高，对信号源和频率源性能的要求也随之提高，相位噪声被更广泛地引起重视。相位噪声的应用场合主要有：电子仪器、仪表中的基准信号、微波通讯中的载波信号、电磁波定位测距、时间频率计数和数据传输基带信号等等。

现代电子系统和设备都离不开相位噪声测试的要求，因为本振相位噪声影响着调频、调相系统的最终信噪比，恶化某些调幅检波器的性能；限制频移键控(FSK)和相移键控(PSK)的最小误码率；影响频分多址接收系统的最大噪声功率等等。在很多高级电子系统和设备中，核心技术中往往有一个低相位噪声频率源。可见对相位噪声进行表征、测试以及如何减小相位噪声是现代电子系统中一个回避不了的问题。传统的相位噪声检测方法主要有以下几种：

1、直接频谱仪法

将未调制的高频或者微波载频信号直接加到频率范围及性能适合的高频或者微波频谱仪上，显示出该信号的频谱，从而检测出该被测信号的相位噪声。目前常用的分析仪主要分为频谱分析仪和波形分析仪。频谱分析仪允许输入信号具有很宽的频率范围，且具备中等程度的分析带宽，例如HP8568A的工作频率范围为100Hz～1.5GHz，最小分析带宽为10Hz波形分析仪一般工作在较低的频段，且具有很高的频率分辨率，例如HP 3582A的工作频率范围为0.02Hz～25.599Hz，频率分辨率为0.02Hz。该方法比较适宜测量漂移较小且相位噪声相对较高的信号源。

2、鉴频法

鉴频法也称单源法，是将被测信号源的频率起伏Δf由某种微波鉴频器变为电压起伏ΔV，用基带频谱仪进行检测，直接得出SΔf(f)，进而求出相位噪声。一种常用的鉴频法工作原理是：将被测源信号经功分器分两路，一路经宽带延迟线时延τ_d，以便将频率起伏变为相位起伏Δj后进入鉴相器；另一路信号经宽带可变移相器相移后进入鉴相器进行正交鉴相，由鉴相器将相位噪声转换为电压噪声，经A/D转换、快速傅里叶变换和功率谱估计等信号处理后，检测得到被测信号的相位噪声功率谱Sj(f)和相对单边功率谱Lp(f)。

3、鉴相法

鉴相法也称相位检波器法，是将被测信号与一同频高稳定的参考源进行正交鉴相，采用外差方式将被测源信号降至中频，在中频用晶体滤波器和含压控晶体振荡器的锁相回路或锁相环提纯，以获取被测信号的连续载波信号，该信号经相移后与被测信号鉴相器中正交鉴相，提取被测信号的相位噪声。

但是，上述三种相位噪声检测方法都存在缺陷：直接频谱仪法不能分辨调幅噪声和相位噪声，对调幅噪声严重的信号源不能直接测得相位噪声；鉴频法在近载频处系统灵敏度低，宽带延迟线、宽带移相器制作困难；鉴相法在载波提纯，移相器的研制较困难，而且相移器、晶体滤波器特性、鉴相增益等受温度和噪声大小等诸多因素的影响而变化，不易实现自动化测量。此外，上述相位噪声检测方法需要依赖复杂的昂贵的硬件系统支持，并且检测速度比较慢，普及应用受到限制。

发明内容

为了解决相位噪声难于检测，以及检测精度不高且不易实现自动化等问题，本发明提供了一种相位噪声检测方法，所述方法包括：

根据被测信号源的频率和测量频带范围，选择对应的锁相环电路；

所述锁相环电路对所述被测信号源进行锁相跟踪；

检查所述锁相跟踪是否完成，如果所述锁相环电路输出的相位噪声信号中没有失锁信号，则所述锁相跟踪完成，采集所述锁相环电路输出的相位噪声信号；否则，检查所述锁相环电路输出的相位噪声信号的频谱成分是否处于锁相稳定区域，如果不是，则所述锁相环电路增加对所述被测信号源的频带带宽，重新检查所述相位噪声信号的频谱成分是否处于锁相稳定区域；如果是，所述锁相环电路将所述被测信号源的频带带宽作为最窄频带带宽，重新进行所述锁相跟踪；

将所述相位噪声信号转换为频域信号，对所述频域信号进行对数处理和定标处理，并根据所述对数处理结果和定标处理结果，绘制出相位噪声曲线图。