CN102435972A

CN102435972A - 一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置

Info

Publication number: CN102435972A
Application number: CN2011103353285A
Authority: CN
Inventors: 阎栋梁; 韩红; 杨军; 柳丹
Original assignee: Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Current assignee: Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: CN102435972B

Abstract

本发明涉及一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置，该装置包括：第一高稳晶振通过第一选通开关经第一倍频器、第一锁相环路、第一低噪声压控振荡器、第一隔离放大器、第二倍频器、第一梳状谱发生器、第一梳状滤波器、第一功率放大器和第一微波源连接至所述微波检相端口，所述第一隔离放大器还与所述第一锁相环路连接；第二高稳晶振通过第二选通开关经第二倍频器、第二锁相环路、第二低噪声压控振荡器、第二隔离放大器、第四倍频器、第二梳状谱发生器、第二梳状滤波器、第二功率放大器和第二微波源连接至所述微波检相端口，所述第二隔离放大器还与所述第二锁相环路连接。本发明对提高相位噪声测量的验证能力具有重要意义。

Description

一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置

技术领域

本发明涉及一种测量系统的传递装置，特别是涉及一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置。

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检相器、锁相环路、低噪声放大器、数据采集和计算机。

对于这种大型、精密、复杂的测量系统，国内外均没有量值传递标准，只是对系统做功能性测试。但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，其一是作为验证“相位噪声测量系统”低端频率范围性能指标的10MHz晶振，由于其压控特性选择过宽，压控灵敏度为100Hz/V，造成在比对测量过程中，环路设置过大，近载频0.1Hz～1Hz傅氏分析频率范围内的测量结果出现较大的离散性。其二是作为验证“相位噪声测量系统”高端频率范围性能指标的10GHz微波源，一方面由于其压控特性选择过宽，造成在比对测量过程中，环路设置过大，近载频10Hz～100Hz傅氏分析频率范围内的测量结果出现较大的离散性，另一方面由于其在傅氏分析频率1Hz处的噪声已经超过小角度调制条件，此处测量结果已不能作为单边带相位噪声测量结果使用。其三是验证“相位噪声测量系统”高端频率范围性能指标的10GHz微波源仅有一台，比对过程中，只能采用下变频的方法进行测量，这种方法一方面无法对相位噪声测量系统的微波检相端口进行直接校准，另一方面由于引入下变频器和中频参考源，造成傅氏分析频率范围100Hz～10kHz内的比对测量结果出现较大的离散。

发明内容

为避免以上现有技术的不足，本发明提出一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置，所述相位噪声测量系统包括微波检相端口和射频检相端口，该装置包括：

第一高稳晶振通过第一选通开关依次经第一倍频器、第一锁相环路、第一低噪声压控振荡器、第一隔离放大器、第二倍频器、第一梳状谱发生器、第一梳状滤波器、第一功率放大器和第一微波源连接至所述微波检相端口，所述第一隔离放大器还与所述第一锁相环路连接；

第二高稳晶振通过第二选通开关依次经第三倍频器、第二锁相环路、第二低噪声压控振荡器、第二隔离放大器、第四倍频器、第二梳状谱发生器、第二梳状滤波器、第二功率放大器和第二微波源连接至所述微波检相端口，所述第二隔离放大器还与所述第二锁相环路连接；

所述第一高稳晶振还通过所述第一选通开关经第一输出接口连接至所述射频检相端口；所述第一高稳晶振和所述相位噪声测量装置的压控输出端分别与压控输入接口连接；所述第二高稳晶振还通过所述第二选通开关经第二输出接口连接至所述射频检相端口。

进一步，所述第一和第二高频晶振为10MHz高频晶振。

进一步，所述第一和第二高频晶振的压控灵敏度为0.5Hz/V。

进一步，所述第一和第二输出接口为10MHz输出接口。

进一步，所述第一、第二、第三和第四倍频器为×10倍频器。

进一步，所述第一和第二微波源为10GHz微波源。

进一步，所述第一和第二微波源在1Hz处的相位噪声指标小于-30dBc/Hz。

本发明的优点在于：

1.所选用的高稳晶振的压控灵敏度为0.5Hz/V，无论校准相位噪声测量装置的频率高端和频率低端的性能时，环路均可控制在1Hz以内，从而可以避免近载频测量结果的离散。

2.在能力验证活动中，校准相位噪声测量装置的频率高端的性能时，由于采用两台锁相后的微波源且其1Hz处的相位噪声指标小于-30dBc/Hz，从而满足小角度调制条件，可以作为能力验证结果使用；

3.本发明这种验证传递装置中不需下变频器和中频参考源，从而避免了远载频测量结果的离散。

附图说明

图1：本发明系统结构原理图。

具体实施方式

如图1所示为本发明系统结构原理图，本发明一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置，所述相位噪声测量系统包括微波检相端口和射频检相端口，该装置包括：

第一高稳晶振1通过第一选通开关2依次经第一倍频器3、第一锁相环路4、第一低噪声压控振荡器5、第一隔离放大器6、第二倍频器7、第一梳状谱发生器8、第一梳状滤波器9、第一功率放大器10和第一微波源11连接至所述微波检相端口12，所述第一隔离放大器6还与所述第一锁相环路4连接；第二高稳晶振13通过第二选通开关14依次经第三倍频器15、第二锁相环路16、第二低噪声压控振荡器17、第二隔离放大器18、第四倍频器19、第二梳状谱发生器20、第二梳状滤波器21、第二功率放大器22和第二微波源23连接至所述微波检相端口12，所述第二隔离放大器18还与所述第二锁相环路16连接。

所述第一高稳晶振1还通过所述第一选通开关2经第一输出接口24连接至所述射频检相端口25；所述第一高稳晶振1和所述相位噪声测量系统26的压控输出端分别与压控输入接口27连接；所述第二高稳晶振13还通过所述第二选通开关14经第二输出接口28连接至所述射频检相端口25。

所述第一和第二高频晶振为10MHz高频晶振，且该第一和第二高频晶振的压控灵敏度可为0.5Hz/V。所述第一和第二输出接口为10MHz输出接口，所述第一、第二、第三和第四倍频器为×10倍频器，所述第一和第二微波源为10GHz微波源。所述第一和第二微波源在1Hz处的相位噪声指标小于-30dBc/Hz。

工作时，当相位噪声测量系统能力验证活动中需要校准“相位噪声测量系统”低端频率范围的性能指标时，高稳晶振1通过开关2选通10MHz输出接口24，高稳晶振13通过开关14选通10MHz输出接口28，这两路高稳晶振输出是用来验证相位噪声测量装置中的射频检相单元的性能，相位噪声测量装置26的压控输出端与压控输入接口27相连形成锁相环路进行测试。

当相位噪声测量系统能力验证活动中需要校准“相位噪声测量系统”高端频率范围的性能指标时，使用本传递标准中频率为10GHz的两台点频微波源输出用来验证相位噪声测量装置中微波检相单元的性能。工作时开关2将高稳晶振1与×10倍频器3选通，×10倍频器3将高稳晶振1的10MHz频率输出倍频到100MHz。频率为100MHz的低噪声压控振荡器5通过隔离放大器6进行放大隔离，分配为两路输出。其中隔离放大器6的锁相端输出经过倍频得到的100MHz的频率信号，锁相环路4的压控输出端与低噪声压控振荡器5的压控输入端连通形成环路，锁相环路4将低噪声压控振荡器5锁定在高稳晶振1的相位输出上。隔离放大器6的倍频端输出信号通过×10倍频器7将输入的100MHz频率倍频到1GHz，然后通过梳状谱发生器8产生梳状谱序列。梳状谱发生器8产生的梳状谱序列通过梳状滤波器9提取10GHz处的谱线并对其它频率的梳状谱线进行抑制，梳状滤波器9输出的10GHz频率谱线通过功率放大器10进行适当的功率放大，10GHz微波源15作为最终的一台微波源输出使用。开关14将高稳晶振13与×10倍频器15选通，×10倍频器15将高稳晶振13的10MHz频率输出倍频到100MHz。频率为100MHz的低噪声压控振荡器17通过隔离放大器18进行放大隔离，分配为两路输出。其中隔离放大器18的锁相端输出经过倍频得到的100MHz的频率信号，在锁相环路16的压控输出端与低噪声压控振荡器17的压控输入端连通形成环路，锁相环路16将低噪声压控振荡器17锁定在高稳晶振13的相位输出上。隔离放大器18的倍频端输出信号通过×10倍频器19将输入的100MHz频率倍频到1GHz，然后通过梳状谱发生器20产生梳状谱序列。梳状谱发生器20产生的梳状谱序列通过梳状滤波器21提取10GHz处的谱线并对其它频率的梳状谱线进行抑制，梳状滤波器21输出的10GHz频率谱线通过功率放大器22进行适当的功率放大，10GHz微波源23作为最终的一台微波源输出使用。

本传递装置中的微波源输出的相位噪声特性如表1所示。

表1 单位：dBc/Hz

为了兼顾相位噪声测量系统的高低端频率范围都能得到验证，传递装置选择10MHz和10GHz两个频率点，其中10MHz晶振用于校准“相位噪声测量系统”低端频率范围即射频检相单元的性能指标，10GHz点频微波源是用于校准“相位噪声测量系统”高端频率范围即微波检相单元的性能指标。每个校准频点的傅立叶分析频率为：1Hz、10Hz、100Hz、1kHz、10kHz、100kHz、1MHz。

在对相位噪声能力进行测试时，先选定一个参考的相位噪声测量系统对传递装置中的相位噪声进行测量，然后再对各个参加测试的相位噪声测量系统分别对该传递标准的相位噪声进行测量。在传递装置被传递至各个参加测试的相位噪声测量系统前，由该参加测试的相位噪声测量系统进行测量，保留数据；在完成所有的参加测试的相位噪声测量系统的能力验证后，返回到参考的相位噪声测量系统中，再测量一次，对比前后两次测量数据，判断传递源的稳定性。

通过在相位噪声测量的能力验证活动中应用这种传递装置及其结果，可以客观地验证和评价现有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。

Claims

1.一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置，所述相位噪声测量系统包括微波检相端口和射频检相端口，其特征在于，该装置包括：

2.根据权利要求1所述的一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置，其特征在于：所述第一和第二高频晶振为10MHz高频晶振。

3.根据权利要求1所述的一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置，其特征在于：所述第一和第二高频晶振的压控灵敏度为0.5Hz/V。

4.根据权利要求1所述的一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置，其特征在于：所述第一和第二输出接口为10MHz输出接口。

5.根据权利要求1所述的一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置，其特征在于：所述第一、第二、第三和第四倍频器为×10倍频器。

6.根据权利要求1所述的一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置，其特征在于：所述第一和第二微波源为10GHz微波源。

7.根据权利要求6所述的一种应用于相位噪声测量系统能力验证的传递装置，其特征在于：所述第一和第二微波源在1Hz处的相位噪声指标小于-30dBc/Hz。