CN105306053B - 一种基于数字锁相环的相位噪声测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于数字锁相环的相位噪声测量装置，包括：频率功率测量单元、鉴相单元、滤波单元、直流偏置补偿单元、低噪声放大单元、采集和鉴频鉴相单元、数字环路滤波单元、鉴相常数检测单元、自适应数字增益控制单元、参考源单元、信号处理和显示单元。本发明采用双平衡混频器作为鉴相器，通过数字锁相环路来提取被测源的相位噪声，具体噪声提取方式分为混频器鉴相和数字延迟线鉴频两种，通过直流偏置补偿电路来抵消环路电路引起的直流，避免经放大之后的直流太大、引起ADC饱和和环路失锁。本发明实现方案简单，可实现总体优异的相位噪声测量灵敏度、实现的分析频谱范围也很宽，可满足绝大多信号源的相位噪声测试需求。

Description

一种基于数字锁相环的相位噪声测量装置及方法

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种基于数字锁相环的相位噪声测量装置，还涉及一种基于数字锁相环的相位噪声测量方法，用于解决晶体振荡器、DDS、VCO、YTO、DRO、声表面振荡器以及频率合成器等信号源的高灵敏度、宽测量范围相位噪声测试难题，满足各种电子装置中信号源的相位噪声测试需求。

背景技术

相位噪声是衡量信号源短期频率稳定性的最重要指标之一，针对晶体振荡器、DDS、VCO、YTO、DRO、声表面振荡器以及频率合成器等信号源的相位噪声测试，在航空航天、国防以及通信领域的应用中起着非常重要的作用。

目前应用最广泛的相位噪声测量方法有三种：直接频谱法、鉴相法和双通道互相关法。

直接频谱是最简单最经典的相位噪声测量技术，在存在载波时直接测量相位噪声；该方法可以非常方便、快速测量具有相对高噪声的信号源，但不适合测量靠近载波的相位噪声。

鉴相技术是通过移除载波解调后进行相位噪声测量，常用的解调方式有锁相环正交鉴相和模拟延迟线鉴频两种。锁相环鉴相方法能够提供最佳的总体测量灵敏度和最宽的测量范围，且对AM噪声不敏感，但是该方法需要一个高性能的调谐参考信号。模拟延迟线鉴频方法具有较高的远离载波测量灵敏度，无需使用参考源，但是该方法靠近载波的测量灵敏度降低很多，比较适合测量近端噪声大、非锁相信号源的相位噪声测试。双通道互相关技术是一种提高相位噪声测量灵敏度的增强技术，本身并不能独立实现相位噪声测量。

如图1所示E5052B的相位噪声测量原理框图，该测量方案与本发明最为相近，同样也是采用基于数字锁相环的相位噪声测试技术，具体工作原理介绍如下：

被测源(DUT)输出信号与内部参考源经混频器正交鉴相，参考源和被测源的相位噪声经鉴相转换成噪声电压，通过滤波器滤除混频之后的和频分量以及射频、本振的泄露，经过可控增益的低噪声放大送往ADC采样，可以满足不同噪声指标信号源的测试需求；放大器的增益设置越大测量灵敏度越高，对应测试的信号源要求越纯净。

测量模式分为Wide和Normal两种，Wide工作模式时采用数字延迟线鉴频技术以满足VCO、YTO、DRO等非锁相信号源的测试需求；Normal工作模式采用数字锁相环鉴相技术以满足大多数信号源的测试需求。

图1所示测量方法是通过数字锁相环来实现调谐参考源跟踪被测源，当环路锁定时通过上述鉴相和鉴频方式提取被测源的相位噪声，通过对噪声电压信号做基带分析给出测试结果。

该方案融合了锁相环鉴相和延迟线鉴频两种主流技术，可以满足绝大多数信号源的相位噪声测试需求；实现了1Hz至100MHz的分析频偏范围内相位噪声测量，能够区分相位噪声和调幅噪声，通过进一步采用双通道互相关技术可以实现较高的测量灵敏度。

直接频谱法虽然测量速度快、成本低，但是测量灵敏度受限于内部本振，不能区分相位噪声和调幅噪声，同时在分析频偏范围和频率分辨率上不能兼顾，通常只适合测量噪声较大的稳定信号源，对于VCO、YTO等漂移信号源也无法测量。

双通道互相关法可以实现很高的相位噪声测量灵敏度，也降低了对内部参考源的指标要求，但是构建平衡双通道不仅体积大、成本高，而且采用多次互相关运算也会明显增加测量时间，通常只是在对相位噪声测量灵敏度要求较高的场合才会使用。

E5052B采用融合的方案在许多方面都取得了不错的性能，能够提供最佳的总体测量灵敏度和最宽的频偏测量范围，测量速度较快、成本适中，能够满足绝大数情况的相位噪声测试需求，因而得到了广泛的应用。

但是，E5052B采用的技术方案也有需要进一步完善的地方，环路对电路中存在的直流分量很敏感，直流不仅会影响正交鉴相，也会引起ADC饱和从而导致测量错误；环路中无增益调节环节，对被测源的输入功率有一定要求、功率范围较窄；闭环时近端增益较低影响近端测量灵敏度，不同被测源对近端和远端的相位噪声测量灵敏度要求不同，需要锁相环针对性的优化，这些也是E5052方案需要进一步优化的地方。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提出一种基于数字锁相环的相位噪声测量装置及方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于数字锁相环的相位噪声测量装置，包括：

频率功率测量单元，通过检波、对数放大和AD转换完成对被测源的载波功率测量，依据载波功率测量值调整混频前被测信号功率；通过微波分频器和计数器级联组成分频比可设的分频电路，利用FPGA对分频信号进行频率测量；

鉴相单元，利用双平衡混频器作为鉴相器，当被测源与参考源同频正交时提取相位噪声，并将其转换成电压信号；

滤波单元，支持低通滤波和带通滤波，依据工作模式进行选择；

直流偏置补偿单元，由参考电路、DA和加法电路组成，通过设置DA输出来补偿环路中存在的直流偏置；

低噪声放大单元，由多级低噪声运算放大电路组成，近端增益大、远端增益小；

采集和鉴频鉴相单元，通过ADC完成对噪声电压信号的数据采集，在不同工作模式时选择不同的鉴相方式，分别以直通、数字延迟相乘的方式来实现鉴相和鉴频；

数字环路滤波单元，由CIC抽取滤波器和FIR低通滤波器构成，通过控制相位延迟使数字锁相环路构成负反馈系统；

鉴相常数检测单元，在参考源与被测源相差固定频率开环时，依据峰值幅度完成鉴相常数测量；

自适应数字增益控制单元，由一个数字乘法器和除法器构成，依据实际鉴相常数测量值和标准值计算乘法器系数，使直流调频信号调整至相同幅度；

参考源单元，由一个内部本振构成，提供锁相环的参考源；

信号处理和显示单元，依据起始终止分析频偏对噪声电压信号进行分段抽取，分段进行FFT运算，将计算结果转换成单边带功率谱密度的形式，以对数方式对其进行显示和拼接，检波方式采用均值检波或均方根检波。

可选地，对于稳定信号源选择鉴相工作模式，在环路锁定时通过混频器正交鉴相提取被测源的相位噪声。

可选地，直接对鉴相输出的噪声信号做基带分析，依据单边带相位噪声的定义将基带处理结果转换成单边带相位噪声。

可选地，对于噪声较大的信号源选择鉴频工作模式，参考源与被测源固定相差1/4采样频率，延迟一个采样时钟周期，两路信号相乘实现数字鉴频。

可选地，对鉴频输出的噪声信号做基带分析，依据频率抖动功率谱与相位抖动功率谱之间转化关系，将基带处理结果转换成单边带相位噪声的形式。

可选地，提取的噪声信号表示为K×G×p，K为鉴相常数，G为闭环增益，p为被测源的相位噪声。

基于上述装置，本发明还提出了一种相位噪声测量方法，包括以下步骤：

步骤(1)：依据被测源选择鉴频鉴相工作模式，测量被测源的频率和功率值，依据功率测量值调整混频器之前的被测信号功率；

步骤(2)：鉴相工作模式时，依据频率测量值预置参考源频率，使参考源频率固定比被测源高2kHz，同时将环路设置成鉴相常数检测模式；鉴频工作模式时，依据频率测量值预置参考源频率，使参考源频率固定比被测源高2kHz加1/4采用频率，同时将环路设置成鉴相常数检测模式；

步骤(3)：测量鉴相常数K，依据鉴相常数测量值计算自适应增益控制单元的相乘系数，切换至数字环路滤波；

步骤(4)：参考源使能直流调频功能、并接收来自数字锁相环路的调频信号，闭合锁相环路、等待环路锁定；

步骤(5)：采集提取的噪声信号K×G×p，分段抽取滤波、做FFT变换得到基带噪声功率谱，其中，K为鉴相常数，G为闭环增益，p为被测源的相位噪声；

步骤(6)：依据单边带相位噪声的定义，利用已知的鉴相常数K和闭环增益G计算出被测源的单边带相位噪声P。

可选地，中频增益使用原则如下：

增益0dB和10dB时使用第一级放大电路，后两级直通过去；

增益20dB和30dB时使用前两级放大电路，第三级直通；

增益40dB和50dB时三级放大电路都需要使用；

第一级放大电路分直流放大和交流放大两部分，直流增益较交流增益大。

可选地，测量鉴相常数时，利用拍频信号的峰值和谷值测量结果，结合预置DAC至拍频信号幅度的调谐灵敏度，反相补偿拍频信号的直流偏置，经过一或两次迭代使拍频信号的直流偏置小于几毫伏以下。

可选地，在鉴相工作模式时，首先测量被测源的频率和功率值，依据功率测量值设置程控衰减器的衰减量，以优化混频之前被测信号功率；

依据频率测量值设置参考源频率，使参考源频率与被测源频率相差2KHz，选择低通滤波器、合适中频增益，数据切换至鉴相常数检测单元测量鉴相常数K；

调整环路直流偏置至零伏，数据切换至数字环路滤波器，闭合环路、等待环路锁定；

计算被测源的单边带相位噪声测量值。

本发明的有益效果是：

(1)通过增加直流偏置补偿电路，可以避免环路直流经放大之后引起ADC饱和、环路失锁和偏离正交等问题，提高数字锁相环路的稳定性；

(2)采用的低噪声放大电路具有交直流增益不一致的特点，可以提高环路锁定时近端的相位噪声测量灵敏度；

(3)本发明设计的低噪声放大和自适应增益控制环节，不仅可以扩展测量功率范围，而且也提高了环路的稳定性、使环路更容易入锁；

(4)提供高精度的被测源频率功率测量功能，能够提供更为全面的测试解决方案；

(5)采用通用元器件，实现成本低、具有较好的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为E5052B相位噪声测量原理框图；

图2为本发明实现相位噪声的方案原理框图；

图3为本发明频率功率测量及通道实现原理框图；

图4为本发明环路模拟电路实现原理框图；

图5为本发明环路数字部分实现原理框图；

图6为本发明数据处理流程原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一方面提供了一种高灵敏度、宽测量范围的相位噪声测量装置，它可以完成对晶体振荡器、DDS、VCO、YTO、DRO、声表面振荡器以及频率合成器等信号源的相位噪声测量，可以给出被测源精确的频率和功率测量值。支持连续波信号的相位噪声测量，通过增加检波电路、脉冲调制电路和PRF滤波器也支持脉冲调制信号的相位噪声测量，能够满足绝大多数信号源的相位噪声测试需求。

本发明另一方面提供了一种高灵敏度的相位噪声测量解决方案，解决了传统频谱测量方法无法实现的高纯和漂移信号源的相位噪声测试问题。本发明解决了数字锁相环中电路直流分量过大引起的ADC饱和、环路失锁以及相位偏移等问题，无论是ADC饱和还是环路失锁都会引起测量错误；当参考源与被测源偏离正交位置时，实际鉴相常数将比正交时小，采用正交位置的鉴相常数会引起测量误差，而实际鉴相参数无法确定。本发明解决了以往锁相法可测功率范围较窄，被测源功率过低或过高都会导致环路失锁，引起测量错误的问题。另外，本发明在相位噪声测试时可以提供高精度的载波频率和功率测量值，能够提供更为全面信号源性能测试方案。

下面结合说明书附图对本发明的装置及方法进行详细说明。

如图2所示，本发明基于数字锁相环的相位噪声测量装置包括以下几个部分：

频率功率测量单元，通过检波、对数放大和AD转换完成对被测源的载波功率测量，依据载波功率测量值调整混频前被测信号功率；通过微波分频器和计数器级联组成分频比可设的分频电路，利用FPGA对分频信号进行频率测量。

鉴相单元，利用双平衡混频器作为鉴相器，当被测源与参考源同频正交时提取相位噪声，并将其转换成电压信号。

滤波单元，支持低通滤波和带通滤波，依据工作模式进行选择，以滤除不需要的干扰信号。

直流偏置补偿单元，由参考电路、DA和加法电路组成，通过设置DA输出来补偿环路中存在的直流偏置，保持环路工作在最佳状态。

低噪声放大单元，由多级低噪声运算放大电路组成，可实现0dB、10dB、20dB、30dB、40dB和50dB中频增益放大，近端增益大、远端增益小以改善闭环时增益频响特性，提高近端测量灵敏度。

采集和鉴频鉴相单元，通过ADC完成对噪声电压信号的数据采集，在不同工作模式时选择不同的鉴相方式，分别以直通、数字延迟相乘的方式来实现鉴相和鉴频。

数字环路滤波单元，由CIC抽取滤波器和FIR低通滤波器构成，通过控制相位延迟使数字锁相环路构成负反馈系统。

鉴相常数检测单元，在参考源与被测源相差固定频率开环时，依据峰值幅度完成鉴相常数测量。

自适应数字增益控制单元，由一个数字乘法器和除法器构成，依据实际鉴相常数测量值和标准值计算乘法器系数，使直流调频信号调整至相同幅度。

参考源单元，由一个具有优异相位噪声指标和直流调频功能的内部本振构成，提供锁相环的参考源；

信号处理和显示单元，依据起始终止分析频偏对噪声电压信号进行分段抽取，分段进行FFT运算、将计算结果转换成单边带功率谱密度的形式，以对数方式对其进行显示和拼接，检波方式采用均值检波或均方根检波。

本发明的工作原理如下：对于稳定信号源(锁相信号源或高稳振荡器等)选择鉴相工作模式，在环路锁定时通过混频器正交鉴相提取被测源的相位噪声，当参考源的相位噪声指标优于被测源3dB以上时，可忽略参考源叠加噪声的影响。直接对鉴相输出的噪声信号做基带分析，依据单边带相位噪声的定义将基带处理结果转换成单边带相位噪声。对于噪声较大的信号源选择鉴频工作模式，参考源与被测源固定相差1/4采样频率，延迟一个采样时钟周期即延迟90度，两路信号相乘可实现数字鉴频。对鉴频输出的噪声信号做基带分析，依据频率抖动功率谱与相位抖动功率谱之间转化关系，将基带处理结果转换成单边带相位噪声的形式。

提取的噪声信号可表示为K×G×p，K为鉴相常数，G为闭环增益(频响近似为一个高通，当中频增益、环路带宽等参数确定时为固定值，可校准确定)，p为被测源的相位噪声。

基于上述相位噪声测量装置，本发明的相位噪声测量方法的具体实现步骤如下：

步骤1：依据被测源选择鉴频鉴相工作模式，测量被测源的频率和功率值，依据功率测量值调整混频器之前的被测信号功率。

步骤2：鉴相工作模式时，依据频率测量值预置参考源频率，使参考源频率固定比被测源高2kHz，同时将环路设置成鉴相常数检测模式。鉴频工作模式时，依据频率测量值预置参考源频率，使参考源频率固定比被测源高2kHz加1/4采用频率，同时将环路设置成鉴相常数检测模式。

步骤3：测量鉴相常数K，依据鉴相常数测量值计算自适应增益控制单元的相乘系数，切换至数字环路滤波。

步骤4：参考源使能直流调频功能、并接收来自数字锁相环路的调频信号，闭合锁相环路、等待环路锁定。

步骤5：采集提取的噪声信号K×G×p，分段抽取滤波、做FFT变换得到基带噪声功率谱。

步骤6：依据单边带相位噪声的定义，利用已知的鉴相常数K和闭环增益G计算出被测源的单边带相位噪声P。

本发明具有以下的特点：采用双平衡混频器作为鉴相器，通过数字锁相环路来提取被测源的相位噪声，具体噪声提取方式分为混频器鉴相和数字延迟线鉴频两种，通过直流偏置补偿电路来抵消环路电路引起的直流，避免经放大之后的直流太大、引起ADC饱和和环路失锁。为提高数字锁相环路的稳定性和扩展适用范围，本发明在环路中设计了一个自适应数字增益控制模块，可自适应保持环路增益恒定。另外可对被测源的频率和功率进行精确测量，能够提供更为全面的测试解决方案。本发明实现方案简单，可实现总体优异的相位噪声测量灵敏度、实现的分析频谱范围也很宽，可满足绝大多信号源的相位噪声测试需求，所用关键元器件均为通用器件，实现成本低、具有较好推广价值。

本发明已成功应用于一款信号源分析仪中，在使用中取得了如下的性能指标：分析频偏范围为1Hz～100MHz，经校准之后的相位噪声测量准确度优于±3dB，载波频率1GHz时10kHz频偏处的相位噪声测量灵敏度为-130dBc/Hz。

下面给出本发明的一个具体实施方式：

如图3所示，被测源输入信号功分成两路：一路经程控衰减器功率调整之后送往相位噪声测量部分，另一路完成对被测源的频率和功率测量。在频率功率测量部分，输入信号经耦合器耦合成两路，直通信号经有效值检波、低通滤波和对数放大之后送AD采集，AD测量电压与被测源功率近似满足线性关系，可表示为：

P_DUT＝k×V+P₀

P_DUT表示被测源的功率，P₀表示功分、耦合等引入的补偿值，k表示检波电压与功率之间的对数线性系数，通过校准确定其对应关系，V表示测量检波电压。

耦合信号经功率放大、微波分频、计数器分频之后送FPGA，累计分频信号的N个周期，其对应时间T用内部时钟来计量；当内部时钟周期为10ns，N个周期对应时间近似为100ms时，该方法测量频率相对分辨率为1/10⁷，被测源频率可表示为：

F＝M1×M2×N/T

选用机械程控衰减器可提高装置的工作频率范围、减少印制板设计难度，程控衰减器之后经低噪声功率放大以提供更为合适的射频输入功率，低噪声放大器也可以起到更好的隔离作为，避免环路噪声反串影响被测源的相位噪声指标测试。

如图4和图5所示在鉴频工作模式时，首先依据频率测量值预置参考源，使参考源频率与被测源相差1/4采样频率加上2kHz，选择带通滤波、中频增益依据需要设置，经过数字处理部分下变频之后测量鉴相常数K，通过标准值除以K可以得到自适应增益控制模块的乘法系数，切换至数字环路滤波器。依据被测源相位噪声测试时需要优化灵敏度的位置选择合适的调频灵敏度，调频灵敏度越高近端相位噪声测量灵敏度越低，闭合数字锁相环路、等待环路锁相，最后对锁定后的噪声信号进行基带分析，依据如图6所示的数据处理流程计算最终测试结果。其中鉴频系数Kf表示如下：

K_f＝K2πτf_S[sin(2πτf_m)/(2πτf_m)]

其中fs为ADC采样频率，τ为数字延迟线延迟时间，fm表示偏离载波的频率，不同分析频偏处鉴频系数不同，近似一个倍频程下降20dB，因此鉴频模式时近端相位噪声测量灵敏度较错，比较适应噪声较大的被测源或VCO、YTO、DRO等未锁相振荡器的测试。

中频增益使用原则如下：增益0dB和10dB时使用第一级放大电路，后两级直通过去；增益20dB和30dB时使用前两级放大电路，第三级直通；增益40dB和50dB时三级放大电路都需要使用。第一级放大电路分直流放大和交流放大两部分，直流增益较交流增益大，以提高近端相位噪声测量灵敏度。

测量鉴相常数时，利用拍频信号的峰值和谷值测量结果，结合预置DAC至拍频信号幅度的调谐灵敏度，反相补偿拍频信号的直流偏置，经过一两次迭代即可使拍频信号的直流偏置小于几毫伏以下，对环路锁相和工作基本无影响。调谐灵敏度内部分为四档，一档优化近端相位噪声测量灵敏度，一档优化远端相位噪声测量灵敏度，其它两档优化从近端至远端的过度。

如图4和图5所示，在鉴相工作模式时，与鉴频工作模式类似，首先测量被测源的频率和功率值，依据功率测量值设置程控衰减器的衰减量，以优化混频之前被测信号功率；依据频率测量值设置参考源频率，使参考源频率与被测源频率相差2KHz，选择低通滤波器、合适中频增益，数据切换至鉴相常数检测单元测量鉴相常数K。调整环路直流偏置至零伏，数据切换至数字环路滤波器，闭合环路、等待环路锁定。依据图6所示流程处理测量数据，计算被测源的单边带相位噪声测量值，包括抽取滤波步骤、FFT步骤、计算单边带相位噪声步骤、去闭环步骤和显示处理步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于数字锁相环的相位噪声测量装置，其特征在于，包括：

频率功率测量单元，通过检波、对数放大和AD转换完成对被测源的载波功率测量，依据载波功率测量值调整混频前被测信号功率；通过微波分频器和计数器级联组成分频比可设的分频电路，利用FPGA对分频信号进行频率测量；

鉴相单元，利用双平衡混频器作为鉴相器，当被测源与参考源同频正交时提取相位噪声，并将其转换成电压信号；

滤波单元，支持低通滤波和带通滤波，依据鉴频鉴相工作模式进行选择；

直流偏置补偿单元，由参考电路、DA和加法电路组成，通过设置DA输出来补偿环路中存在的直流偏置；

低噪声放大单元，由多级低噪声运算放大电路组成，近端增益大、远端增益小；

采集和鉴频鉴相单元，通过ADC完成对噪声电压信号的数据采集，在不同工作模式时选择不同的鉴相方式，分别以直通、数字延迟相乘的方式来实现鉴相和鉴频；

数字环路滤波单元，由CIC抽取滤波器和FIR低通滤波器构成，通过控制相位延迟使数字锁相环路构成负反馈系统；

鉴相常数检测单元，在参考源与被测源相差固定频率开环时，依据峰值幅度完成鉴相常数测量；

自适应数字增益控制单元，由一个数字乘法器和除法器构成，依据实际鉴相常数测量值和标准值计算乘法器系数，使直流调频信号调整至相同幅度；

参考源单元，由一个内部本振构成，提供锁相环的参考源；

信号处理和显示单元，依据起始终止分析频偏对噪声电压信号进行分段抽取，分段进行FFT运算，将计算结果转换成单边带功率谱密度的形式，以对数方式对其进行显示和拼接，检波方式采用均值检波或均方根检波。

2.如权利要求1所述的基于数字锁相环的相位噪声测量装置，其特征在于，对于稳定信号源选择鉴相工作模式，在环路锁定时通过混频器正交鉴相提取被测源的相位噪声。

3.如权利要求2所述的基于数字锁相环的相位噪声测量装置，其特征在于，直接对鉴相输出的噪声信号做基带分析，依据单边带相位噪声的定义将基带处理结果转换成单边带相位噪声。

4.如权利要求1所述的基于数字锁相环的相位噪声测量装置，其特征在于，对于噪声较大的信号源选择鉴频工作模式，参考源与被测源固定相差1/4采样频率，延迟一个采样时钟周期，两路信号相乘实现数字鉴频。

5.如权利要求4所述的基于数字锁相环的相位噪声测量装置，其特征在于，对鉴频输出的噪声信号做基带分析，依据频率抖动功率谱与相位抖动功率谱之间转化关系，将基带处理结果转换成单边带相位噪声的形式。

6.如权利要求3或5所述的基于数字锁相环的相位噪声测量装置，其特征在于，提取的噪声信号表示为K×G×p，K为鉴相常数，G为闭环增益，p为被测源的相位噪声。

7.基于权利要求1至5任一项所述装置的相位噪声测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：依据被测源选择鉴频鉴相工作模式，测量被测源的频率和功率值，依据功率测量值调整混频器之前的被测信号功率；

步骤(2)：鉴相工作模式时，依据频率测量值预置参考源频率，使参考源频率固定比被测源高2kHz，同时将环路设置成鉴相常数检测模式；鉴频工作模式时，依据频率测量值预置参考源频率，使参考源频率固定比被测源高2kHz加1/4采样频率，同时将环路设置成鉴相常数检测模式；

步骤(3)：测量鉴相常数K，依据鉴相常数测量值计算自适应增益控制单元的相乘系数，切换至数字环路滤波；

步骤(4)：参考源使能直流调频功能、并接收来自数字锁相环路的调频信号，闭合锁相环路、等待环路锁定；

步骤(5)：采集提取的噪声信号K×G×p，分段抽取滤波、做FFT变换得到基带噪声功率谱，其中，K为鉴相常数，G为闭环增益，p为被测源的相位噪声；

步骤(6)：依据单边带相位噪声的定义，利用已知的鉴相常数K和闭环增益G计算出被测源的单边带相位噪声P。

8.如权利要求7所述的相位噪声测量方法，其特征在于，中频增益使用原则如下：

增益0dB和10dB时使用第一级放大电路，后两级直通过去；

增益20dB和30dB时使用前两级放大电路，第三级直通；

增益40dB和50dB时三级放大电路都需要使用；

第一级放大电路分直流放大和交流放大两部分，直流增益较交流增益大。

9.如权利要求7所述的相位噪声测量方法，其特征在于，测量鉴相常数时，利用拍频信号的峰值和谷值测量结果，结合预置DAC至拍频信号幅度的调谐灵敏度，反相补偿拍频信号的直流偏置，经过一或两次迭代使拍频信号的直流偏置为毫伏级。

10.如权利要求7所述的相位噪声测量方法，其特征在于，在鉴相工作模式时，首先测量被测源的频率和功率值，依据功率测量值设置程控衰减器的衰减量，以优化混频之前被测信号功率；

依据频率测量值设置参考源频率，使参考源频率与被测源频率相差2KHz，选择低通滤波器、合适中频增益，数据切换至鉴相常数检测单元测量鉴相常数K；

调整环路直流偏置至零伏，数据切换至数字环路滤波器，闭合环路、等待环路锁定；

计算被测源的单边带相位噪声测量值。