[发明专利]基于偏振复用的双通道微波源相位噪声测试方法及装置

说明书

本申请提出基于偏振复用的双通道微波源相位噪声测试方法及装置，该装置包括：垂直腔面激光器、用于产生所需的光载波信号，第一功分器用于将被测微波源发出的信号分成两路，一路送至第二功分器，经第二功分器分成2路，其中的一路经移相、混频器后通过低通滤波器A滤波，另一路送至第三功分器，经第三功分器分成2路，其中的一路经移相、混频器后通过低通滤波器B滤波，第二功分器及第三功分器分成另一路分别进入双偏振强度调制器，经偏振分束后的x偏振态的光经光电探测器A、y偏振态的光进入经光电探测器B，然后分别经放大器放大后的信号作为射频信号输入对应的混频器中，混频器输出端连接对应的低通滤波器滤除高频信号，低通滤波器A、低通滤波器B输出的信号输入信号分析仪中，经计算可得到被测微波源的相位噪声。

技术领域

本申请涉及一种基于偏振复用的双通道微波源相位噪声测试方法及装置，属于微波源相位噪声测试、微波光子学技术领域。

背景技术

相位噪声，是衡量微波源短期稳定性的重要指标。它能严重影响雷达系统，无线通信系统，多通道接收器等系统的性能。近年来，随着微波源性能的不断改善，相应的噪声值也不断减小。为了满足更高频率、更大谐调范围的微波源的极低相位噪声测试需求，研究人员们提出并实施了许多方法，例如直接频谱技术，鉴相法，鉴频法和双通道互关技术等。然而，这些技术都有着各自的缺点，例如，直接频谱技术不能区分幅度噪声和相位噪声，且测试精度较低；鉴相法可以区分幅度噪声与相位噪声，但这种方法需要一个比待测源噪声性能更佳的参考源，且两者频率不能相差太大；基于延时线的鉴频法虽然不需要参考源，但使用电缆带来的功率损耗限制了同轴电缆的可用长度，进而限制了测量精度；双通道互关技术通过消除系统中不相关噪声来提高测量噪底，但这种方案结构复杂，成本昂贵且测试速度缓慢。

最近，发展了数十年的微波光子技术已被运用到相位噪声测量领域。得益于光子技术的优势，与传统方案相比，基于微波光子学的相位噪声测量技术具有更低的传输损耗，更大的测量范围，更低的高频本底噪声等优势。为了克服同轴电缆带来的高损耗，在鉴频法中引入了光子延时线技术，获得了更长的时间延迟，从而实现了更高的测量精度[E.Rubiola,E.Salik,S.Huang,N.Yu,andL.Maleki,“Photonic-delay technique forphase-noise measurement of microwave oscillators,”J.Opt.Soc.Amer.B,vol.22,no.5,pp.987–997,May 2005]。此外，分别基于偏振调制器[D.Zhu,F.Zhang,P.Zhou,D.Zhu,and S.Pan,“Wideband phase noise measurement using a multifunctional microwavephotonic processor,”IEEE Photon.Technol.Lett.,vol.26,no.24,pp.2434–2437,Dec.2014]和双驱动马赫曾德调制器[W.T.Wang,J.Guo,H.K.Mei,W.H.Sun,and N.H.Zhu,“Photonic-assisted wideband phase noise analyzer based on optoelectronichybrid units,”J.Lightw.Technol.,vol.34,no.14,pp.3425–3431,Jul.2016]的微波光子移相器，分别基于马赫曾德调制器[D.Zhu,F.Zhang,P.Zhou,and S.Pan,“Phase noisemeasurement of wideband microwave sources based on a microwave photonicfrequency down-converter,”Opt.Lett.,vol.40,no.7,pp.1326–1329,Apr.2015]和偏振调制器的微波光子下变频器[F.Zhang,D.Zhu,and S.Pan,“Photonic-assisted widebandphase noise measurement of microwave signal sources,”Electron.Lett.,vol.51,no.16,pp.1272–1274,Aug.2015]被引入到光子延时线辅助相位噪声测量系统中，以实现相位噪声的宽带测量需求。除了这些单通道相位噪声测量系统，双光子延时线互相关测量系统也已被提出并得到了实验证明，该方案通过消除两个独立测量系统中的不相关噪声来降低相位噪声基底[E.Salik,N.Y u,L.Maleki,and E.Rubiola,“Dual photonic-delay linecross correlation method for phase noise measurement,”in Proc.IEEEInt.Freq.Control Symp.Exp.,pp.303–306,2004]。然而，该方案需要两套相同的光延时相噪测量系统，包括两个激光器、调制器、光纤等，结构复杂，成本高；且为了确保测量结果正确，两个通道中数公里光纤的延时必须相同，这在实验中是很难做到的。