CN109541332A - 基于宽带锁频和数字鉴频的相位噪声测量装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例中提供了基于宽带锁频和数字鉴频的相位噪声测量装置，其特征在于，该装置包括：第一混频单元，将待测信号和参考信号进行双平衡混频，获得中频信号；第二混频单元，对中频信号进行数字化处理并分为两路信号，将其中一路进行数字延时处理后与另一路信号混频，输出两路数字混频信号，一路作为待分析信号，另一路作为用于调整参考信号的锁频信号；分析单元，对待分析信号进行分析处理，获得相位噪声曲线本申请所述技术方案采用宽带锁频结合数字鉴频的原理将相位检波器法、数字化测量方法和鉴频器法的优点结合起来，从而增加测量的频率范围，提高近载频灵敏度，且无需锁相；有效避免了正交漂移和测量死区的问题。

Description

基于宽带锁频和数字鉴频的相位噪声测量装置
技术领域
本申请涉及相位噪声测量领域，特别涉及一种基于宽带锁频和数字鉴频的相位噪声测量装置。
背景技术
目前测量相位噪声的方法主要有三种，一种是传统的相位检波器法，这种方法的优点是测量灵敏度高，频率范围宽，但是缺点是需要同频参考源，需要锁相环路，这个缺点在目前低相位噪声待测源水平越来越高的情况下，瓶颈效果就越发明显。一种是数字化相位噪声测量方法，这种方法的优点是不需要同频参考源，无需锁定，但是缺点是仍需参考源，而且频率范围窄。一种是鉴频法，这种方法的优点是无需参考源，无需锁定，但是缺点是近载频灵敏度差，延迟线效应带来了测量死区和正交漂移。传统鉴频器法相位噪声测量装置包括模拟鉴频器、射频延迟线、射频放大器、低通滤波器和数据采集器等。
发明内容
为解决上述问题之一，本申请提供了一种基于宽带锁频和数字鉴频的相位噪声测量装置。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种基于宽带锁频和数字鉴频的相位噪声测量装置，该装置包括：
第一混频单元，将待测信号和参考信号进行双平衡混频，获得中频信号；
第二混频单元，对中频信号进行数字化处理并分为两路信号，将其中一路进行数字延时处理后与另一路信号混频，输出两路数字混频信号，一路作为待分析信号，另一路作为用于调整参考信号的锁频信号；
分析单元，对待分析信号进行分析处理，获得相位噪声曲线。
优选地，所述第一混频单元包括：双平衡混频器1；
所述双平衡混频器1的第一输入端接收待测信号；其第二输入端接收参考信号
优选地，所述第一混频单元还包括：与双平衡混频器1输出端连接的带通滤波器2。
优选地，所述第一混频单元还包括：与带通滤波器2输出端连接的程控基带放大器3。
优选地，所述第二混频单元包括：AD采集卡4和数字混频器6；
所述AD采集卡4的第一输出端与数字混频器6的第一输入端连接；所述AD采集卡4的第二输出端与数字混频器6的第二输入端连接；
所述AD采集卡4和数字混频器6之间的任意一条通路上连接有数字延时器5。
优选地，所述第二混频单元还包括：连接在数字混频器6输出端的数字低通滤波器7；
所述数字低通滤波器7输出信号分为两路，一路作为待分析信号，另一路作为用于调整参考信号的锁频信号。
优选地，所述分析单元采用DSP处理器10：所述DSP处理器10根据待分析信号中离散化的数字鉴频电压的起伏，计算得到相位噪声曲线。
优选地，该装置还包括：参考源9，用于产生用于第一混频单元混频的参考信号。
优选地，该装置还包括：连接在参考源9和第二混频单元之间的锁频环路8。
优选地，所述待测信号和参考信号的频差为固定的中频频率fIF。
本申请所述技术方案采用宽带锁频结合数字鉴频的原理将相位检波器法、数字化测量方法和鉴频器法的优点结合起来，从而增加测量的频率范围，提高近载频灵敏度，且无需锁相；有效避免了正交漂移和测量死区的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出本方案所述相位噪声测量装置的示意图。
附图标号
1、双平衡混频器，2、带通滤波器，3、程控基带放大器，4、AD采集卡，5、数字延时器，6、数字混频器，7、数字低通滤波器，8、锁频环路，9、参考源，10、DSP处理器。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本方案的核心思路是将宽带锁频技术与数字鉴频技术相结合，并设计在一套装置中，通过结合二者的优点对相位噪声进行测量，从而避免测量死区和正交漂移等问题。
本方案公开了一种基于宽带锁频和数字鉴频的相位噪声测量装置。该装置通过采用宽带锁频结合数字鉴频的原理将相位检波器法、数字化测量方法和鉴频器法的优点结合起来，解决相位噪声测量的问题。具体的，该装置包括：第一混频单元、第二混频单元和分析单元；第一混频单元将待测信号和参考信号进行双平衡混频，获得中频信号；第二混频单元对中频信号进行数字化处理并分为两路信号，将其中一路进行数字延时处理后与另一路信号混频，输出两路数字混频信号，一路作为待分析信号，另一路作为用于调整参考信号的锁频信号；分析单元对待分析信号进行分析处理，获得相位噪声曲线。
本方案中，所述第一混频单元包括：双平衡混频器1、带通滤波器2和程控基带放大器3。所述双平衡混频器1的第一输入端接收待测信号；其第二输入端接收参考信号；输入双平衡混频器1的待测信号和参考信号的频差需要保持固定的中频频率fIF。带通滤波器2和程控基带放大器3依次连接在双平衡混频器1的输出端；带通滤波器2对中频信号进行滤波提取；随后，利用程控放大器对滤波后的中频信号进行放大，并传输给第二混频单元中的AD采集卡4。
本方案中，所述第二混频单元包括：AD采集卡4、数字混频器6和数字低通滤波器7；所述AD采集卡4的第一输出端与数字混频器6的第一输入端连接；所述AD采集卡4的第二输出端与数字混频器6的第二输入端连接；所述AD采集卡4和数字混频器6之间的任意一条通路上连接有数字延时器5。第一混频单元输出的中频信号经AD采集卡4进行数字化处理后，分为两路信号；其中一路经数字延时后输入数字混频器6，另一路不作任何处理直接输入数字混频器6，在数字混频器6中将两路信号数字混频，输出数字混频信号；利用连接在数字混频器6输出端的数字低通滤波器7对数字混频信号进行数字滤波，得到数字混频器6的鉴频电压误差，该鉴频电压误差将被分为两路信号，一路作为待分析信号传输给分析单元，另一路作为用于调整参考信号的锁频信号。
本方案中，所述分析单元采用DSP处理器10：所述DSP处理器10根据待分析信号中离散化的数字鉴频电压的起伏，计算得到相位噪声曲线。
本方案中，该装置还包括：参考源9和锁频环路8；参考源9的输出端直接与第一混频单元中的双平衡混频器1连接；锁频环路8连接在参考源9和第二混频单元中的数字低通滤波器7的输出端之间。上述数字鉴频电压误差通过锁频环路8进行积分，积分后的电压误差通过压控对参考源9进行频率控制，锁频环达到锁定后，参考源9与待测源的频差始终保持在固定的中频频率fIF。
下面通过实例对本方案做进一步说明。
如图1所示，本实例公开了一种基于宽带锁频结合数字鉴频的相位噪声测量装置，该装置包括：双平衡混频器1、带通滤波器2、程控基带放大器3、AD采集卡4、数字延时器5、数字混频器6、数字低通滤波器7、锁频环路8、参考源9和DSP处理器10。
用于产生待测信号的待测源输出端与双平衡混频器1的射频端通过射频电缆连接，参考源9的输出端与双平衡混频器1的本振端通过射频电缆连接，双平衡混频器1的中频端与带通滤波器2的输入端通过射频电缆连接，带通滤波器2的输出端与程控基带放大器3的输入端通过射频电缆连接，程控基带放大器3的输出端与AD采集卡4的输入端通过射频电缆连接，AD采集卡4的输出端与数字延时器5通过PCI总线连接，AD采集卡4的输出端与数字混频器6的源端通过PCI总线连接，数字混频器6的延迟端与数字延时器5的输出端连接，数字混频器6的鉴频端与数字低通滤波器7的输入端通过PCI总线连接，数字低通滤波器7的输出端与锁频环路8的输入端通过PCI总线连接，数字低通滤波器7的输出端与DSP处理器10通过PCI总线连接，锁频环路8的输出端与参考源9的压控端通过射频电缆连接。
工作时，待测源产生的待测信号和参考源9产生的参考信号通过双平衡混频进行混频，混频得到的中频信号通过带通滤波器2进行滤波提取，滤波后的中频信号通过程控放大器进行放大，放大后的中频信号通过AD采集卡4进行数据采集，经过数据采集得到离散化的数字中频信号，数字中频信号分为两路，一路经过数字延时与另一路数字中频信号通过数字混频器6进行混频，数字混频得到的混频信号通过数字滤波器进行滤波处理，滤波处理得到数字混频器6的鉴频电压误差，此数字鉴频电压误差通过锁频环路8进行积分，积分后的电压误差通过压控对参考源9进行频率控制，锁频环达到锁定后，参考源9与待测源的频差始终保持在固定的中频频率fIF，AD采集卡4后的数字处理部分，实现的是数字鉴频效果，数字延时是固定的为1/(4fIF)，数字混频得到的鉴频电压起伏就是需要得到的待测源相位噪声起伏，离散化的数字鉴频电压起伏通过DSP进行计算，得到相位噪声曲线。
综上所述，本方案通过采用宽带锁频结合数字鉴频的原理将相位检波器法、数字化测量方法和鉴频器法的优点结合起来，从而增加测量的频率范围，提高近载频灵敏度，且无需锁相；有效避免了正交漂移和测量死区的问题。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.基于宽带锁频和数字鉴频的相位噪声测量装置，其特征在于，该装置包括：
第一混频单元，将待测信号和参考信号进行双平衡混频，获得中频信号；
第二混频单元，对中频信号进行数字化处理并分为两路信号，将其中一路进行数字延时处理后与另一路信号混频，输出两路数字混频信号，一路作为待分析信号，另一路作为用于调整参考信号的锁频信号；
分析单元，对待分析信号进行分析处理，获得相位噪声曲线。
2.根据权利要求1所述的相位噪声测量装置，其特征在于，所述第一混频单元包括：双平衡混频器(1)；
所述双平衡混频器(1)的第一输入端接收待测信号；其第二输入端接收参考信号。
3.根据权利要求2所述的相位噪声测量装置，其特征在于，所述第一混频单元还包括：与双平衡混频器(1)输出端连接的带通滤波器(2)。
4.根据权利要求3所述的相位噪声测量装置，其特征在于，所述第一混频单元还包括：与带通滤波器(2)输出端连接的程控基带放大器(3)。
5.根据权利要求1所述的相位噪声测量装置，其特征在于，所述第二混频单元包括：AD采集卡(4)和数字混频器(6)；
所述AD采集卡(4)的第一输出端与数字混频器(6)的第一输入端连接；所述AD采集卡(4)的第二输出端与数字混频器(6)的第二输入端连接；
所述AD采集卡(4)和数字混频器(6)之间的任意一条通路上连接有数字延时器(5)。
6.根据权利要求5所述的相位噪声测量装置，其特征在于，所述第二混频单元还包括：连接在数字混频器(6)输出端的数字低通滤波器(7)；
所述数字低通滤波器(7)输出信号分为两路，一路作为待分析信号，另一路作为用于调整参考信号的锁频信号。
7.根据权利要求1所述的相位噪声测量装置，其特征在于，所述分析单元采用DSP处理器(10)：所述DSP处理器(10)根据待分析信号中离散化的数字鉴频电压的起伏，计算得到相位噪声曲线。
8.根据权利要求1所述的相位噪声测量装置，其特征在于，该装置还包括：参考源(9)，用于产生用于第一混频单元混频的参考信号。
9.根据权利要求8所述的相位噪声测量装置，其特征在于，该装置还包括：连接在参考源(9)和第二混频单元之间的锁频环路(8)。
10.根据权利要求1所述的相位噪声测量装置，其特征在于，所述待测信号和参考信号的频差为固定的中频频率fIF。
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