CN102778663B - 一种基于光电融合技术的相位噪声校准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光电融合技术的相位噪声校准装置，包括：微波放大器（2）、功分器（3）、移相器（4）、调制器（5）、衰减器（6）、相位噪声测量系统（10），还包括：光电振荡器（1）、微波噪声源（9）、宽带放大器（8）、带通滤波器（7）。通过光电融合手段研制光电振荡器，这使得本相位噪声标准的动态范围大，结构简单，可以对相位噪声测量结果准确度进行了校准，解决了目前校准方法的不足，从而实现了微波频段相位噪声测量结果准确度的溯源。
Description
技术领域
本发明涉及一种相位噪声校准装置，特别是一种基于光电融合技术的相位噪声校准装置。
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。按照国军标GJB/G3414-98《相位噪声测试系统检定规程》可以对其部分指标进行校准/检定，但无法对相位噪声测量系统的相位噪声测量结果准确度进行校准/检定。
目前国际上只有NIST实验室建立了相位噪声标准装置，但是其在微波频段采用的载波源是目前得到广泛应用的微波振荡器，包括声表面波振荡器SAW，介质振荡器DRO，宽带的YIG振荡器，耿式振荡器等。但是这些微波振荡器的共同缺点是1kHz以内的相位噪声很差，所以为了兼顾远载频和近载频的相位噪声特性，通常的方式是采用锁相环将其锁定在高稳晶振的相位上，但是这种方式的代价是电路形式复杂，价格昂贵，并且随着锁相频率源的频率提高，其相位噪声极具恶化，造成NIST实验室建立的微波相位噪声标准动态范围差。另外NIST实验室建立的微波相位噪声标准只能校准傅氏分析频率范围大于100Hz的测量结果。
目前国内对于相位噪声测量结果准确度的校准，只能通过多台相位噪声测量系统的比对，实现相位噪声的量值统一工作。这种方法存在的问题是：1、没有在整个傅氏分析频率范围内对相位噪声测量结果准确度进行校准；2、比对测量精度不高，测量不确定度为3dB；3、不能立即给出测量结果，需要多台比对后，进行统计，才能得出结果。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于光电融合技术的相位噪声校准装置，解决相位噪声溯源相位噪声标准的动态范围差，结构复杂、价格昂贵，没有对整个傅氏分析频率范围内相位噪声测量结果准确度进行校准，比对测量精度不高，测量不确定度为3dB，不能立即给出测量结果，需要多台比对后，进行统计才能得出结果的问题。
一种基于光电融合技术的相位噪声校准装置，包括：微波放大器、功分器、移相器、调制器、衰减器、相位噪声测量系统，还包括：光电振荡器、微波噪声源、宽带放大器、带通滤波器。
光电振荡器输出端与微波放大器输入端微波电缆连接，微波放大器输出端与功分器的输入端微波电缆连接，功分器的移相端与移相器的输入端微波电缆连接，功分器的调制端与调制器的信号端微波电缆连接，移相器的输出端与相位噪声测量系统的本振端微波电缆连接，调制器的调制端与相位噪声测量系统的射频端微波电缆连接。微波噪声源的输出端与宽带放大器的输入端微波电缆连接，宽带放大器的输出端与带通滤波器的输入端微波电缆连接，带通滤波器的输出端与衰减器的输入端微波电缆连接，衰减器的输出端与调制器的噪声端微波电缆连接。
工作时，光电振荡器的输出频率为f 0，其输出频率在10GHz的宽频带范围内进行调整，光电振荡器的输出频率信号经过微波放大器进行放大，得到功率输出，放大的微波信号经过功分器后，分为两路输出，这两路信号间的相位差通过移相器进行调整。微波噪声源的输出经过宽带放大器进行放大后，通过带通滤波器得到带宽为（1±10%）×f 0的噪声源，经过截取带宽的噪声源通过衰减器后得到不同电平的噪声源，此噪声源经过精密定标，其值可作为已知值使用，为ξ1。此噪声源通过调制器后，对经过放大和功分得到的另一路光电振荡器的输出频率信号进行叠加，从而使得这一路的光电振荡器输出频率信号的噪声边带为已知值ξ2，ξ2是噪声源ξ1与这一路光电振荡器输出频率信号功率的相对差值。在校准相位噪声测量系统测量结果准确度时，通过调整移相器使得相位噪声测量系统的射频之路和本振之路的相位呈正交状态，此时测量结果的边带噪声值为ξ3，通过ξ3与ξ2之差得到测量结果的准确度。
本装置克服了目前校准方法的不足，其具有以下优点：应用光电融合手段实现的光电振荡器，其产生的高频谱纯度的微波信号，可以实现在微波频段相位噪声与频率无关，这使得相位噪声标准的动态范围大为70dB。本装置结构简单，可以实现整个分析傅氏频率范围内的准确度测量。本装置精度提高，不确定度可以控制在1dB内，可以立即给出测量结果的误差。
附图说明
图1 一种基于光电融合技术的相位噪声校准装置的结构示意图。
1.光电振荡器 2.微波放大器 3.功分器 4.移相器 5.调制器 6.衰减器
7.带通滤波器 8.宽带放大器 9.微波噪声源 10.相位噪声测量系统。
具体实施方式
一种基于光电融合技术的相位噪声校准装置，包括：微波放大器2、功分器3、移相器4、调制器5、衰减器6、相位噪声测量系统10，还包括：光电振荡器1、微波噪声源9、宽带放大器8、带通滤波器7。
光电振荡器1输出端与微波放大器2输入端微波电缆连接，微波放大器2输出端与功分器3的输入端微波电缆连接，功分器3的移相端与移相器4的输入端微波电缆连接，功分器3的调制端与调制器5的信号端微波电缆连接，移相器4的输出端与相位噪声测量系统10的本振端微波电缆连接，调制器5的调制端与相位噪声测量系统10的射频端微波电缆连接。微波噪声源9的输出端与宽带放大器8的输入端微波电缆连接，宽带放大器8的输出端与带通滤波器7的输入端微波电缆连接，带通滤波器7的输出端与衰减器6的输入端微波电缆连接，衰减器6的输出端与调制器5的噪声端微波电缆连接。
工作时，光电振荡器1的输出频率为f 0，其输出频率在10GHz的宽频带范围内进行调整，光电振荡器1的输出频率信号经过微波放大器2进行放大，得到功率输出，放大的微波信号经过功分器3后，分为两路输出，这两路信号间的相位差通过移相器4进行调整。微波噪声源9的输出经过宽带放大器8进行放大后，通过带通滤波器7得到带宽为（1±10%）×f 0的噪声源，经过截取带宽的噪声源通过衰减器6后得到不同电平的噪声源，此噪声源经过精密定标，其值可作为已知值使用，为ξ1。此噪声源通过调制器5后，对经过放大和功分得到的另一路光电振荡器1的输出频率信号进行叠加，从而使得这一路的光电振荡器1输出频率信号的噪声边带为已知值ξ2，ξ2是噪声源ξ1与这一路光电振荡器1输出频率信号功率的相对差值。在校准相位噪声测量系统10测量结果准确度时，通过调整移相器4使得相位噪声测量系统10的射频之路和本振之路的相位呈正交状态，此时测量结果的边带噪声值为ξ3，通过ξ3与ξ2之差得到测量结果的准确度。
Claims (1)
1.一种基于光电融合技术的相位噪声校准装置，包括：微波放大器（2）、功分器（3）、移相器（4）、调制器（5）、衰减器（6）、相位噪声测量系统（10），其特征在于还包括：光电振荡器（1）、微波噪声源（9）、宽带放大器（8）、带通滤波器（7）；
光电振荡器（1）输出端与微波放大器（2）输入端微波电缆连接，微波放大器（2）输出端与功分器（3）的输入端微波电缆连接，功分器（3）的移相端与移相器（4）的输入端微波电缆连接，功分器（3）的调制端与调制器（5）的信号端微波电缆连接，移相器（4）的输出端与相位噪声测量系统（10）的本振端微波电缆连接，调制器（5）的调制端与相位噪声测量系统（10）的射频端微波电缆连接；微波噪声源（9）的输出端与宽带放大器（8）的输入端微波电缆连接，宽带放大器（8）的输出端与带通滤波器（7）的输入端微波电缆连接，带通滤波器（7）的输出端与衰减器（6）的输入端微波电缆连接，衰减器（6）的输出端与调制器（5）的噪声端微波电缆连接；
工作时，光电振荡器（1）的输出频率为f0，其输出频率在10GHz的宽频带范围内进行调整，光电振荡器（1）的输出频率信号经过微波放大器（2）进行放大，得到功率输出，放大的微波信号经过功分器（3）后，分为两路输出，这两路信号间的相位差通过移相器（4）进行调整；微波噪声源（9）的输出经过宽带放大器（8）进行放大后，通过带通滤波器（7）得到带宽为（1±10%）×f0的噪声源，经过截取带宽的噪声源通过衰减器（6）后得到不同电平的噪声源，此噪声源经过精密定标，其值可作为已知值使用，为ξ1；此噪声源通过调制器（5）后，与经过放大和功分得到的功分器（3）的调制端输出频率信号进行叠加，从而使得调制器（5）的调制端输出频率信号的噪声边带为已知值ξ2，ξ2是噪声源ξ1与调制器（5）的调制端输出频率信号功率的相对差值；在校准相位噪声测量系统（10）测量结果准确度时，通过调整移相器（4）使得相位噪声测量系统（10）的射频之路和本振之路的相位呈正交状态，此时测量结果的边带噪声值为ξ3，通过ξ3与ξ2之差得到测量结果的准确度。
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