CN102435848B - 一种用于Ka波段相位噪声能力验证的比对装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于Ka波段相位噪声能力验证的比对装置，包括：高稳晶振源A（1）、高稳晶振源B（9）、相位噪声测量装置（8），还包括：倍频器A（2）、锁相环路A（3）、低噪声压控振荡器A（4）、隔离放大器A（5）、中频源（6）、倍频器B（7）、倍频器C（10）。通过在相位噪声测量的能力验证活动中应用这种传递标准，并利用其结果，可以客观地验证和评价实验室的相位噪声计量测试的技术能力，这对保证相位噪声测量结果的质量，提高其置信度，验证及监控实验室的持续能力，具有重要的现实意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种相位噪声能力验证的比对装置，特别是一种用于Ka波段相位噪声能力验证的比对装置。
背景技术
目前市场上的相位噪声测量装置主要包括引进的HP3047A、HP3048A、E5500系列及PN9000等，这些装置的组成主要包括：微波源、高稳晶振源、相位噪声测量装置。
对于这种大型、精密、复杂的测量系统，在对同一传递标准进行测量时，不同的相位噪声测量系统得到的相位噪声测量结果可能存在较大的离散性。以往通过开展相位噪声参量的比对测量，解决相位噪声测量系统无法溯源的问题。比对样品的频率为10MHz和10GHz，其中10MHz晶振用于校准“相位噪声测量系统”低端频率范围的性能指标，10GHz点频微波源是用于校准相位噪声测量系统高端频率范围的性能指标。
这种比对样品存在以下的几种缺点：其一是目前的相位噪声测量系统通过直接检相的方式不能覆盖Ka波段频率范围内的测试，通常采用下变频器将26.5GHz～40GHz频率范围内的待测源下变频到中频范围内与中频参考源进行检相测试。这样在Ka波段对相位噪声测试能力的验证，自然就需要对下变频器的性能进行验证。其二由于Ka波段的待测源需要进行下变频到中频范围进行测量，中频参考源是必不可少的。各参加能力验证的实验室采用不同性能指标的参考源，从而导致测量结果数据离散。其三覆盖Ku和K波段的能力验证比对装置中采用阶跃二极管SRD产生梳状谱的缺点是一方面其底部噪声在满足理论变化值20logN的基础上，再恶化15dB，N为梳状谱线次数。另一方面是产生的梳状谱线的平坦度较差，尤其是高次谱线的功率较低。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于Ka波段相位噪声能力验证的比对装置，解决Ka波段对相位噪声测试能力的验证中，没有对下变频器的性能进行验证，各参加能力验证的实验室采用不同性能指标的中频参考源，从而导致测量结果数据离散，阶跃二极管SRD产生梳状谱的底部噪声较差且高次谱线的功率较低的问题。
一种用于Ka波段相位噪声能力验证的比对装置，包括：高稳晶振源A、高稳晶振源B、相位噪声测量装置，还包括：倍频器A、锁相环路A、低噪声压控振荡器A、隔离放大器A、中频源、倍频器B、倍频器C、锁相环路B、低噪声压控振荡器B、隔离放大器B、倍频器D、梳状谱发生器、PIN开关组合、带通滤波器组合、功率放大器组合、微波源、Ka波段下变频器。
高稳晶振源A的压控输入端与相位噪声测量装置的压控输出端射频电缆连接，高稳晶振源A的输出端与倍频器A的输入端射频电缆连接，倍频器A的输出端与锁相环路A的本振端射频电缆连接，低噪声压控振荡器A的输出端与隔离放大器A的输入端射频电缆连接，隔离放大器A的锁相端与锁相环路A的射频端射频电缆连接，锁相环路A的压控输出端与低噪声压控振荡器A的压控输入端射频电缆连接，隔离放大器A的倍频端与倍频器B的输入端射频电缆连接，隔离放大器A的中频端与中频源输入端射频电缆连接，中频源输出端与相位噪声测量装置的本振端射频电缆连接，倍频器B的输出端与相位噪声测量装置的本振端射频电缆连接。
高稳晶振源B的输出端与倍频器C的输入端射频电缆连接，倍频器C的输出端与锁相环路B的本振端射频电缆连接，低噪声压控振荡器B的输出端与隔离放大器B的输入端射频电缆连接，隔离放大器B的锁相端与锁相环路B的射频端射频电缆连接，锁相环路B的压控输出端与低噪声压控振荡器B的压控输入端射频电缆连接，锁相环路B射频端与隔离放大器B锁相端射频电缆连接，低噪声压控振荡器B输出端与隔离放大器B输入端射频电缆连接，隔离放大器B的倍频端与倍频器D的输入端射频电缆连接，倍频器D的输出端与梳状谱发生器的输入端射频电缆连接，梳状谱发生器的输出端与PIN开关组合的输入端微波电缆连接，PIN开关组合的输出端与带通滤波器组合的输入端微波电缆连接，带通滤波器组合的输出端与功率放大器组合的输入端微波电缆连接，功率放大器组合的输出端与微波源输出端微波电缆连接，微波源输出端与Ka波段下变频器输入端微波电缆连接，Ka波段下变频器的中频输出端与相位噪声测量装置的射频端射频电缆连接。
工作时，当校准相位噪声测量系统Ka波段频率范围的性能指标时，使用比对装置中频率为30GHz、35GHz、40GHz的三个点频微波源输出。倍频器C将高稳晶振源B的10MHz频率输出倍频到100MHz。频率为100MHz的低噪声压控振荡器B通过隔离放大器B进行放大隔离，分配为两路输出。其中隔离放大器B的锁相端输出与经过倍频得到的100MHz的频率信号，在锁相环路B的压控输出端与低噪声压控振荡器B的压控输入端连通形成环路的情况下，锁相环路B将低噪声压控振荡器B锁定在高稳晶振源B的相位输出上。隔离放大器B的倍频端输出信号通过倍频器D将输入的100MHz频率倍频到1GHz，然后通过梳状谱发生器产生梳状谱序列。输出的梳状谱序列由PIN开关组合控制的带通滤波器组合和功率放大器组合进行所需梳状谱线的提取和放大，对其它频率的梳状谱线进行抑制，所需梳状谱线频率为30GHz、35GHz、40GHz，Ka波段的微波源输出作为验证Ka波段下变频器的性能指标所用。
倍频器A将高稳晶振源A的10MHz频率输出倍频到100MHz。频率为100MHz的低噪声压控振荡器A通过隔离放大器A进行放大隔离，分配为三路输出。其中隔离放大器A的锁相端输出与经过倍频得到的100MHz的频率信号，在锁相环路A的压控输出端与低噪声压控振荡器A的压控输入端连通形成环路的情况下，锁相环路A将低噪声压控振荡器A锁定在高稳晶振源A的相位输出上，并由隔离放大器A的中频端作为100MHz中频源输出。隔离放大器A的倍频端输出信号通过倍频器B将输入的100MHz频率倍频到400MHz，然后作为频率为400MHz的中频源进行输出。根据能力验证时，参加实验室在Ka波段采用的Ka波段下变频器的中频输出频率的情况，对中频源100MHz或400MHz输出进行选择。
本装置的优点在于：一、可以覆盖Ka波段相位噪声测量系统能力验证的需求。二、此比对装置中带有中频参考源，避免了各参加实验室由于选取的中频参考源不同造成的测量结果离散。三、采用基于非线性传输线NLTL技术产生梳状谱的方法，使得高次谱线功率较高，且相噪性能优越。通过在相位噪声测量的能力验证活动中应用这种传递标准，并利用其结果，可以客观地验证和评价实验室的相位噪声计量测试的技术能力，这对保证相位噪声测量结果的质量，提高其置信度，验证及监控实验室的持续能力，具有重要的现实意义。
附图说明
图1一种用于Ka波段相位噪声能力验证的比对装置的示意图。
1.高稳晶振源A 2.倍频器A 3.锁相环路A 4.低噪声压控振荡器A 5.隔离放大器A
6.中频源 7.倍频器B 8.相位噪声测量装置 9.高稳晶振源B 10.倍频器C
11.锁相环路B 12.低噪声压控振荡器B 13.隔离放大器B 14.倍频器D 15.梳状谱发生器
16.PIN开关组合 17.带通滤波器组合 18.功率放大器组合 19.微波源 20.Ka波段下变频器
具体实施方式
一种用于Ka波段相位噪声能力验证的比对装置，包括：高稳晶振源A1、高稳晶振源B9、相位噪声测量装置8，还包括：倍频器A2、锁相环路A3、低噪声压控振荡器A4、隔离放大器A5、中频源6、倍频器B7、倍频器C10、锁相环路B11、低噪声压控振荡器B12、隔离放大器B13、倍频器D14、梳状谱发生器15、PIN开关组合16、带通滤波器组合17、功率放大器组合18、微波源19、Ka波段下变频器20。
高稳晶振源A1的压控输入端与相位噪声测量装置8的压控输出端射频电缆连接，高稳晶振源A1的输出端与倍频器A2的输入端射频电缆连接，倍频器A2的输出端与锁相环路A3的本振端射频电缆连接，低噪声压控振荡器A4的输出端与隔离放大器A5的输入端射频电缆连接，隔离放大器A5的锁相端与锁相环路A3的射频端射频电缆连接，锁相环路A3的压控输出端与低噪声压控振荡器A4的压控输入端射频电缆连接，隔离放大器A5的倍频端与倍频器B7的输入端射频电缆连接，隔离放大器A5的中频端与中频源6输入端射频电缆连接，中频源6输出端与相位噪声测量装置8的本振端射频电缆连接，倍频器B7的输出端与相位噪声测量装置8的本振端射频电缆连接。
高稳晶振源B9的输出端与倍频器C10的输入端射频电缆连接，倍频器C10的输出端与锁相环路B11的本振端射频电缆连接，低噪声压控振荡器B12的输出端与隔离放大器B13的输入端射频电缆连接，隔离放大器B13的锁相端与锁相环路B11的射频端射频电缆连接，锁相环路B11的压控输出端与低噪声压控振荡器B12的压控输入端射频电缆连接，锁相环路B11射频端与隔离放大器B13锁相端射频电缆连接，低噪声压控振荡器B12输出端与隔离放大器B13输入端射频电缆连接，隔离放大器B13的倍频端与倍频器D14的输入端射频电缆连接，倍频器D14的输出端与梳状谱发生器15的输入端射频电缆连接，梳状谱发生器15的输出端与PIN开关组合16的输入端微波电缆连接，PIN开关组合16的输出端与带通滤波器组合17的输入端微波电缆连接，带通滤波器组合17的输出端与功率放大器组合18的输入端微波电缆连接，功率放大器组合18的输出端与微波源19输出端微波电缆连接，微波源19输出端与Ka波段下变频器20输入端微波电缆连接，Ka波段下变频器20的中频输出端与相位噪声测量装置8的射频端射频电缆连接。
工作时，当校准相位噪声测量系统Ka波段频率范围的性能指标时，使用比对装置中频率为30GHz、35GHz、40GHz的三个点频微波源19输出。倍频器C10将高稳晶振源B9的10MHz频率输出倍频到100MHz。频率为100MHz的低噪声压控振荡器B12通过隔离放大器B13进行放大隔离，分配为两路输出。其中隔离放大器B13的锁相端输出与经过倍频得到的100MHz的频率信号，在锁相环路B11的压控输出端与低噪声压控振荡器B12的压控输入端连通形成环路的情况下，锁相环路B11将低噪声压控振荡器B12锁定在高稳晶振源B9的相位输出上。隔离放大器B13的倍频端输出信号通过倍频器D14将输入的100MHz频率倍频到1GHz，然后通过梳状谱发生器15产生梳状谱序列。输出的梳状谱序列由PIN开关组合16控制的带通滤波器组合17和功率放大器组合18进行所需梳状谱线的提取和放大，对其它频率的梳状谱线进行抑制，所需梳状谱线频率为30GHz、35GHz、40GHz，Ka波段的微波源19输出作为验证Ka波段下变频器20的性能指标所用。
倍频器A2将高稳晶振源A1的10MHz频率输出倍频到100MHz。频率为100MHz的低噪声压控振荡器A4通过隔离放大器A5进行放大隔离，分配为三路输出。其中隔离放大器A5的锁相端输出与经过倍频得到的100MHz的频率信号，在锁相环路A3的压控输出端与低噪声压控振荡器A4的压控输入端连通形成环路的情况下，锁相环路A3将低噪声压控振荡器A4锁定在高稳晶振源A1的相位输出上，并由隔离放大器A5的中频端作为100MHz中频源6输出。隔离放大器A5的倍频端输出信号通过倍频器B7将输入的100MHz频率倍频到400MHz，然后作为频率为400MHz的中频源6进行输出。根据能力验证时，参加实验室在Ka波段采用的Ka波段下变频器20的中频输出频率的情况，对中频源6100MHz或400MHz输出进行选择。
Claims (1)
1.一种用于Ka波段相位噪声能力验证的比对装置，包括：高稳晶振源A（1）、高稳晶振源B（9）、相位噪声测量装置（8），其特征在于还包括：倍频器A（2）、锁相环路A（3）、低噪声压控振荡器A（4）、隔离放大器A（5）、中频源（6）、倍频器B（7）、倍频器C（10）、锁相环路B（11）、低噪声压控振荡器B（12）、隔离放大器B（13）、倍频器D（14）、梳状谱发生器（15）、PIN开关组合（16）、带通滤波器组合（17）、功率放大器组合（18）、微波源（19）、Ka波段下变频器（20）；
高稳晶振源A（1）的压控输入端与相位噪声测量装置（8）的压控输出端射频电缆连接，高稳晶振源A（1）的输出端与倍频器A（2）的输入端射频电缆连接，倍频器A（2）的输出端与锁相环路A（3）的本振端射频电缆连接，低噪声压控振荡器A（4）的输出端与隔离放大器A（5）的输入端射频电缆连接，隔离放大器A（5）的锁相端与锁相环路A（3）的射频端射频电缆连接，锁相环路A（3）的压控输出端与低噪声压控振荡器A（4）的压控输入端射频电缆连接，隔离放大器A（5）的倍频端与倍频器B（7）的输入端射频电缆连接，隔离放大器A（5）的中频端与中频源（6）输入端射频电缆连接，中频源（6）输出端与相位噪声测量装置（8）的本振端射频电缆连接，倍频器B（7）的输出端与相位噪声测量装置（8）的本振端射频电缆连接；
高稳晶振源B（9）的输出端与倍频器C（10）的输入端射频电缆连接，倍频器C（10）的输出端与锁相环路B（11）的本振端射频电缆连接，低噪声压控振荡器B（12）的输出端与隔离放大器B（13）的输入端射频电缆连接，隔离放大器B（13）的锁相端与锁相环路B（11）的射频端射频电缆连接，锁相环路B（11）的压控输出端与低噪声压控振荡器B（12）的压控输入端射频电缆连接，锁相环路B（11）射频端与隔离放大器B（13）锁相端射频电缆连接，低噪声压控振荡器B（12）输出端与隔离放大器B（13）输入端射频电缆连接，隔离放大器B（13）的倍频端与倍频器D（14）的输入端射频电缆连接，倍频器D（14）的输出端与梳状谱发生器（15）的输入端射频电缆连接，梳状谱发生器（15）的输出端与PIN开关组合（16）的输入端微波电缆连接，PIN开关组合（16）的输出端与带通滤波器组合（17）的输入端微波电缆连接，带通滤波器组合（17）的输出端与功率放大器组合（18）的输入端微波电缆连接，功率放大器组合（18）的输出端与微波源（19）输出端微波电缆连接，微波源（19）输出端与Ka波段下变频器（20）输入端微波电缆连接，Ka波段下变频器（20）的中频输出端与相位噪声测量装置（8）的射频端射频电缆连接；
工作时，当校准相位噪声测量系统Ka波段频率范围的性能指标时，使用比对装置中频率为30GHz、35GHz、40GHz的三个点频微波源（19）输出；倍频器C（10）将高稳晶振源B（9）的10MHz频率输出倍频到100MHz；频率为100MHz的低噪声压控振荡器B（12）通过隔离放大器B（13）进行放大隔离，分配为两路输出；其中隔离放大器B（13）的锁相端输出与经过倍频得到的100MHz的频率信号，在锁相环路B（11）的压控输出端与低噪声压控振荡器B（12）的压控输入端连通形成环路的情况下，锁相环路B（11）将低噪声压控振荡器B（12）锁定在高稳晶振源B（9）的相位输出上；隔离放大器B（13）的倍频端输出信号通过倍频器D（14）将输入的100MHz频率倍频到1GHz，然后通过梳状谱发生器（15）产生梳状谱序列；输出的梳状谱序列由PIN开关组合（16）控制的带通滤波器组合（17）和功率放大器组合（18）进行所需梳状谱线的提取和放大，对其它频率的梳状谱线进行抑制，所需梳状谱线频率为30GHz、35GHz、40GHz，Ka波段的微波源（19）输出作为验证Ka波段下变频器（20）的性能指标所用；
倍频器A（2）将高稳晶振源A（1）的10MHz频率输出倍频到100MHz；频率为100MHz的低噪声压控振荡器A（4）通过隔离放大器A（5）进行放大隔离，分配为三路输出；其中隔离放大器A（5）的锁相端输出与经过倍频得到的100MHz的频率信号，在锁相环路A（3）的压控输出端与低噪声压控振荡器A（4）的压控输入端连通形成环路的情况下，锁相环路A（3）将低噪声压控振荡器A（4）锁定在高稳晶振源A（1）的相位输出上，并由隔离放大器A（5）的中频端作为100MHz中频源（6）输出；隔离放大器A（5）的倍频端输出信号通过倍频器B（7）将输入的100MHz频率倍频到400MHz，然后作为频率为400MHz的中频源（6）进行输出；根据能力验证时，参加实验室在Ka波段采用的Ka波段下变频器（20）的中频输出频率的情况，对中频源（6）100MHz或400MHz输出进行选择。
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