該測(cè)試方法具有載波抑制、調(diào)幅噪聲測(cè)試功能,測(cè)試時(shí)不需要額外的參考源,不需要信號(hào)同步,頻率漂移不再是問(wèn)題。但是該測(cè)試方法高頻時(shí)損耗較大,使得測(cè)試靈敏度較低,而且測(cè)試時(shí)需要校準(zhǔn),操作較為復(fù)雜。
3.2.3、鎖相環(huán)測(cè)試法
由于振蕩器的相位跳動(dòng),90度的相位偏移并不能時(shí)刻穩(wěn)定。因此需要引人鎖相環(huán)路對(duì)相位進(jìn)行鎖定,以保證兩路信號(hào)相位穩(wěn)定的相差90度。
由于鎖相環(huán)路的引入會(huì)對(duì)相位噪聲測(cè)量帶來(lái)影響,在環(huán)路帶寬內(nèi),振蕩器的相位噪聲將會(huì)被改善,因此在測(cè)量過(guò)程中需要對(duì)環(huán)路帶寬內(nèi)的相位噪聲進(jìn)行修正。通過(guò)鎖相環(huán)的環(huán)路帶寬特性,可以計(jì)算出環(huán)路增益,從而可以對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。
鑒相器法測(cè)試相位噪聲具有很多優(yōu)點(diǎn)。其中一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是鑒相后信號(hào)的載波被抑制,接收機(jī)的中頻增益與載波電平無(wú)關(guān),因此可以大大提高相位噪聲的測(cè)試靈敏度。另外,可以采用低噪聲放大器對(duì)鑒相后的信號(hào)進(jìn)行放大,從而可以降低測(cè)量接收機(jī)的噪聲系數(shù),從而進(jìn)一步提高其測(cè)試靈敏度。
同時(shí),對(duì)于信號(hào)中同時(shí)存在的AM噪聲和相位噪聲。可以通過(guò)調(diào)整兩路信號(hào)的相位差,使鑒相器可以分辨AM噪聲和相位噪聲。如果兩路鑒相信號(hào)相位相差90°,則鑒相后輸出對(duì)AM噪聲的抑制可以高達(dá)40dB,當(dāng)兩路鑒相信號(hào)相位相差 0° 時(shí),則輸出結(jié)果僅有AM噪聲。
該測(cè)試方法的另一優(yōu)點(diǎn)是,相位噪聲的測(cè)試不在受參考源的限制,因?yàn)榭梢赃x擇非常好的相位噪聲的源作為測(cè)量的參考。
該測(cè)試方法還可以采用雙DUT法進(jìn)行相位噪聲的測(cè)量,當(dāng)存在兩個(gè)相同的高性能被測(cè)信號(hào)源時(shí)可以采用該方法,測(cè)量結(jié)果需要做3dB的修正。
但是,對(duì)于該測(cè)試方法也有相應(yīng)的局限性,該方法設(shè)置相對(duì)復(fù)雜,測(cè)量前有時(shí)需要做測(cè)試校準(zhǔn)和PLL參數(shù)計(jì)算;相對(duì)頻譜儀方法來(lái)說(shuō),鑒相器法的測(cè)量頻偏范圍較窄。同時(shí),由于信號(hào)源特性除了相位噪聲指標(biāo)外,還需要測(cè)量如諧波特性,雜散特性,鄰信道抑制比等指標(biāo),而該方法則無(wú)法完成這些測(cè)量,還需要用頻譜儀功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.3、數(shù)字相位解調(diào)測(cè)試法
針對(duì)以上測(cè)試方法的不足,目前最新的相位噪聲測(cè)試的方法為數(shù)字相位解調(diào)法。該測(cè)試方法可以直接進(jìn)行I/Q解調(diào)測(cè)量, 轉(zhuǎn)換為Sf(f), 再計(jì)算L(f)。數(shù)字相位解調(diào)法無(wú)鑒相器和鎖相環(huán),所以不需要進(jìn)行環(huán)路帶寬修正,可以簡(jiǎn)化校準(zhǔn)過(guò)程。該測(cè)試方法可以測(cè)量CW相位噪聲,脈沖相位噪聲,附加相位噪聲,脈沖附加相位噪聲等多項(xiàng)指標(biāo)。同時(shí)該測(cè)試方法具有極低的參考源相位噪聲、高速互相關(guān),可以明顯提高測(cè)試的靈敏度。并且可以在大信號(hào)存在時(shí)測(cè)量小電平信號(hào)的相位噪聲。
4、脈沖信號(hào)相位噪聲測(cè)試原理和方法
脈沖調(diào)制信號(hào)的頻譜包含了中心譜線(xiàn)和不同PRF處的譜線(xiàn)。根據(jù)相位噪聲的定義,測(cè)試脈沖調(diào)制信號(hào)的相位噪聲就需要針對(duì)不同脈沖調(diào)制參數(shù)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波。
4.1、鑒相器法
與使用鑒相器法測(cè)試CW信號(hào)的相位噪聲相比,測(cè)試脈沖信號(hào)的相位噪聲指標(biāo)就需要PRF濾波。對(duì)PRF濾波也有明確的要求:PRF濾波器必須帶內(nèi)平坦度好、邊緣陡峭;不同的PRF頻率需要不同的PRF濾波器;PRF濾波器必須在PRF/2之內(nèi)有平坦的通帶,在PRF之外有很大衰減;同時(shí)PRF濾波器衰減了PRF饋通,總之該P(yáng)RF相當(dāng)復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)起來(lái)很困難,操作也比較復(fù)雜。
4.2、數(shù)字相位解調(diào)法
數(shù)字相位解調(diào)法得益于強(qiáng)大的數(shù)字處理能力,測(cè)試脈沖調(diào)制信號(hào)的相位噪聲實(shí)現(xiàn)起來(lái)就比較簡(jiǎn)單,該測(cè)試方法具有與CW信號(hào)相位噪聲測(cè)試相同的結(jié)構(gòu)框圖,沒(méi)有鑒相器,無(wú)需對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行脈沖調(diào)制。PRF濾波器和脈寬加時(shí)間門(mén)在DSP中實(shí)現(xiàn),易于處理不同PRF,無(wú)需復(fù)雜的校準(zhǔn),也可實(shí)現(xiàn)脈沖附加相噪的測(cè)量。
使用數(shù)字相位解調(diào)法測(cè)量脈沖信號(hào)的相位噪聲首先采用零掃寬自動(dòng)檢測(cè)脈寬和周期,檢測(cè)到脈沖信號(hào)之后可以自動(dòng)的根據(jù)脈寬設(shè)置時(shí)間門(mén)長(zhǎng)度,根據(jù)周期設(shè)置最大頻偏,然后進(jìn)行測(cè)試。最大可測(cè)量頻偏為PRF/2,并且測(cè)試時(shí)間與連續(xù)波時(shí)相同。測(cè)試效率較高,操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單、方便。
5、其他相關(guān)測(cè)試
5.1、附加(殘余)相位噪聲的測(cè)試原理和方法
所謂附加相位噪聲是指由器件或電路附加的相位噪聲。例如放大器,上、下變頻器等。