[发明专利]一种基于鉴相法测量相位噪声的方法

权利要求书

1.一种基于鉴相法测量相位噪声的方法，其方法是：至少包括建立相位噪声数学模型；依据数学模型测量相位噪声。

2.根据权利要求1所述的一种基于鉴相法测量相位噪声的方法，其方法是：所述的建立相位噪声数学模型包括：

给出鉴相器输入的被测源信号如式(1)，

给出参考源信号如式(2)：

其中V_i(t)是被测源信号，θ_i是被测信号的初始相位，被测源信号的相位；V_r(t)是参考源信号，是参考源信号的初始相位，是参考源信号的相位噪声；

则鉴相器的输出信号为：

鉴相器输出通过低通滤波器和低噪声放大器后为y(t)：

其中A是信号y(t)的幅度，Δω是频率差，θ₀是两信号源的初始相位差。

是被测源相对于参考源的相位噪声；

设定测量信号直流分量为C，因此(4)式可以写成如下形式：

将式(5)展开为下式：

在理想情况下由于Δω＝0，θ₀＝0，则(6)式可写为：

由(7)可知，测量中可以用测量数据y(t)的功率谱密度代替相位噪声信号的功率谱密度计算单边相位噪声；

由于在实际测量中Δω≠0，θ₀≠0，则(6)式可写为：

由(8)式可得包含频差的信号相位噪声提取模型：

3.根据权利要求1所述的一种基于鉴相法测量相位噪声的方法，其方法是：所述的依据数学模型测量相位噪声步骤是：

101步，对经过低通滤波和低噪声放大后的鉴相器输出信号进行数据采集；

102步，估计信号的频率范围，记为[ω_il，ω_ih]，此时i＝0，信号频率的初始估计值，记为初始频率估计最大误差δω₀＝ω_0h-ω_0l；

103步，取i＝i+1，ωil=Δω^i-1-δω0/Mi-1,]]>ωih=Δω^i-1+δω0/Mi-1;]]>

104步，在频率范围[ω_il，ω_ih]内等间隔选取2M+1个频率值，分别记为Δω_ij j＝0，1，Λ，2M，按照以下方法计算2M+1个频率值的对应的幅值A_ij、初相位θ_ij和直流分量C_ij以及这些点对应的均方误差E_ij  j＝0，1，Λ，2M；

设

Dij=cos(Δωijt0)sin(Δωijt0)1cos(Δωijt1)sin(Δωijt1)1MMMcos(ΔωijtN-1)sin(ΔωijtN-1)1]]>Y=y(0)y(1)My(N-1)---(10)]]>

解(11)式的矩阵方程解得P_ij、Q_ij、C_ij，代入(12)、(13)式可求得各频率点对应的幅值A_ij、初相位θ_ij和直流分量C_ij。

PijQijCij=(DijTDij)-1(DijTY)---(11)]]>

Aij=Pij2+Qij2---(12)]]>

θij=arcsin(Q0Aij)---(13)]]>

按(14)式计算各点对应的均方误差E_ij

Eij=Σk(y(tk)-A^ijsin(Δω^ijtk+θ^ij)-A^ijcos(Δω^ijtk+θ^ij)-C^ij)2---(14)]]>

105步，比较2M+1个频率值对应的均方误差，找到其中均方误差最小频率值及对应的和即为第i次迭代参数的估计值；

106步，计算第i次迭代对估计的最大误差δω_i＝δω₀/Mⁱ；

107步，判断δω_i是否大于误差要求，若大于等于转103步，若小于转108步；

108步，将估计得到的信号参数分别记为并将其带入(15)式用于提取被测的相位噪声

109步，由提取的相位噪声信号求功率谱估计，计算被测信号的单边带相位噪声。