CN110988510B - 基于光载无线电的相位噪声检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光载无线电的相位噪声检测方法，包括：将输入的毫米波信号功分为两路第一功率信号和两路第二功率信号；将两路第一功率信号通过马赫曾德干涉调制器调制到阵列光纤中进行延时传输后，转换为第三功率信号和第四功率信号；将两路第二功率信号进行移相后，转换为第五功率信号和第六功率信号；将第三功率信号和第五功率信号进行混频、滤波及放大后输出；将第四功率信号和第六功率信号进行混频、滤波及放大后输出；将两路输出信号进行互相关相位起伏谱计算。本发明的技术方案对输入信号进行光载无线电调制，提高了相位噪声测量测试灵敏度；采用双通道互相关设计，消除单通道附加噪声；不需要研制参考源，成本较低。

Description

基于光载无线电的相位噪声检测方法及装置
技术领域
本发明涉及信号相位噪声检测领域，特别是涉及一种基于光载无线电的相位噪声检测方法及装置，应用于各种微波毫米波、毫米波源相位噪声测试领域。
背景技术
各种新型超低噪声微波毫米波源及毫米波产品广泛应用于雷达、导航、通信等各种精密电子系统的核心部件。各核心部件对微波毫米波、毫米波源相位噪声指标越来越高，对相位噪声参数的测试方法提出了更高的要求，现有技术已无法满足测试需求。
在现有技术中，微波毫米波源相位噪声测量系统以安捷伦的E5505及E5052A为代表，以10GHz微波毫米波输入频率为例，E5505的近载频灵敏度稍优于E5052，为-45dBc/Hz@1Hz、-72dBc/Hz@10Hz，远载频相位噪声测试灵敏度为-125dBc/Hz@10kHz。超低噪声低温蓝宝石谐振器近端相位噪声达到-90dBc-72dBc/Hz@1Hz，超低噪声光电振荡源远载频相位噪声达到-156dBc/Hz@10kHz。无论在近载频还是远载频段，E5505的测试系统都已经无法满足测量需求。随着微波、毫米波源在雷达、通讯等领域的广泛的应用，国内外研究机构都在寻求新的测量方法，解决其相位噪声测试灵敏度不足的问题，相位噪声测量系统不断推陈出新。
现有技术无法实现高指标微波毫米波源相位噪声测试。因此新型微波毫米波源的指标测试，一般采用同源互比的方法实现，需要研制频率及相位噪声指标与待测设备至少在相同量级的参考源，研制成本较高，增加了微波毫米波源研制周期和难度。
鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于光载无线电的相位噪声检测方法及装置，以缓解现有技术存在的不足。
发明内容
第一方面，本发明提供了一种基于光载无线电的相位噪声检测方法，包括：将输入的毫米波信号功分为两路第一功率信号和两路第二功率信号，两路第一功率信号功率相等，两路第二功率信号功率相等，第一功率信号的功率大于第二功率信号；将两路第一功率信号通过马赫曾德干涉调制器调制到阵列光纤中进行延时传输后，转换为第三功率信号和第四功率信号；将两路第二功率信号进行移相后，转换为第五功率信号和第六功率信号；将第三功率信号和第五功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果第三功率信号和第五功率信号正交，输出为近直流信号；将第四功率信号和第六功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果第四功率信号和第六功率信号正交，输出为近直流信号；将两路近直流信号进行互相关相位起伏谱计算；根据相移与压控电压偏差关系，测量近直流信号的相检常数；测量近直流信号电压起伏以实现相位噪声测量；记录近直流信号电压响应，以完成相位起伏谱计算。
第二方面，本发明还提供了一种基于光载无线电的相位噪声检测装置，包括：两个光源模块1A和1B、毫米波功率分配控制及功分模块2、两个延时鉴频模块3A和3B、两个正交移相校准模块4A和4B、两个检相模块5A和5B、主控模块6及互相关相位起伏谱算法模块7；光源模块1A和1B，输出激光信号，为马赫曾德干涉调制器提供载波；毫米波功率分配控制及功分模块2，将输入的毫米波信号功分为两路第一功率信号和两路第二功率信号，两路第一功率信号功率相等，两路第二功率信号功率相等，第一功率信号的功率大于第二功率信号；延时鉴频模块3A和3B，将两路第一功率信号通过马赫曾德干涉调制器调制到阵列光纤中进行延时传输，通过延时鉴频模块3A的信号转换为第三功率信号，通过延时鉴频模块3B的信号转换为第四功率信号；正交移相校准模块4A和4B，将两路第二功率信号进行移相，通过正交移相校准模块4A转换的信号为第五功率信号，通过正交移相校准模块4B转换的信号为第六功率信号；检相模块5A将第三功率信号和第五功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果第三功率信号和第五功率信号正交，输出为近直流信号；检相模块5B将第四功率信号和第六功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果第四功率信号和第六功率信号正交，输出为近直流信号；主控模块6，根据相移与压控电压偏差关系，测量近直流信号的相检常数；测量近直流信号电压起伏以实现相位噪声测量；向两个正交移相模块4A和4B发送扫描电压偏差控制信号，记录近直流信号电压响应，以完成相位起伏谱计算；互相关相位起伏谱算法模块7，将两路近直流信号进行互相关相位起伏谱计算。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明提供的技术方案通过对输入信号进行光载无线电调制，将加载了微波毫米波相位信息的信号在光纤中传输，实现长时延时低损耗传输，提高了相位噪声测量测试灵敏度；采用双通道互相关设计，消除单通道附加噪声；不需要研制参考源，成本较低。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一种实施方式，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是本发明第一实施例的一种基于光载无线电的相位噪声检测方法流程示意图；
图2是本发明第二实施例的一种基于光载无线电的相位噪声检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
图1是本发明第一实施例的一种基于光载无线电的相位噪声检测方法流程示意图，如图1所示，该方法包括如下四个步骤。
步骤S101：将输入的毫米波信号功分为四路。具体地，将输入的毫米波信号功分为两路第一功率信号和两路第二功率信号，两路第一功率信号功率相等，两路第二功率信号功率相等，第一功率信号的功率大于第二功率信号。
步骤S102：四路信号分别进行光调制和移相。具体地，将两路第一功率信号通过马赫曾德干涉调制器调制到阵列光纤中进行延时传输后，转换为第三功率信号和第四功率信号；将两路第二功率信号进行移相后，转换为第五功率信号和第六功率信号。
步骤S103：信号进行混频、滤波及放大后输出。具体地，将第三功率信号和第五功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果第三功率信号和第五功率信号正交，输出为近直流信号；将第四功率信号和第六功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果第四功率信号和第六功率信号正交，输出为近直流信号。
步骤S104：进行相位噪声测量。具体地，将两路近直流信号进行互相关相位起伏谱计算；根据相移与压控电压偏差关系，测量近直流信号的相检常数；测量近直流信号电压起伏以实现相位噪声测量；记录近直流信号电压响应，以完成相位起伏谱计算。
实施例二：
本发明实施例提供了一种基于光载无线电的相位噪声检测装置，该系统主要用于执行本发明实施例上述内容所提供的基于光载无线电的相位噪声检测方法，以下对本发明实施例提供的基于光载无线电的相位噪声检测装置做具体介绍。
图2是本发明第二实施例的一种基于光载无线电的相位噪声检测装置的结构示意图。如图2所示，一种基于光载无线电的相位噪声检测装置，包括两个光源模块1A和1B、毫米波功率分配控制及功分模块2、两个延时鉴频模块3A和3B、两个正交移相校准模块4A和4B、两个检相模块5A和5B、主控模块6及互相关相位起伏谱算法模块7。
光源模块1A和1B，输出激光信号，为马赫曾德干涉调制器提供载波。需要进行说明的是，光源1A和1B选用低频率噪声激光器。
毫米波功率分配控制及功分模块2，将输入的毫米波信号功分为两路第一功率信号和两路第二功率信号，两路第一功率信号功率相等，两路第二功率信号功率相等，第一功率信号的功率大于第二功率信号。
延时鉴频模块3A和3B，将两路第一功率信号通过马赫曾德干涉调制器调制到阵列光纤中进行延时传输，通过延时鉴频模块3A的信号转换为第三功率信号，通过延时鉴频模块3B的信号转换为第四功率信号。
正交移相校准模块4A和4B，将两路第二功率信号进行移相，通过正交移相校准模块4A转换的信号为第五功率信号，通过正交移相校准模块4B转换的信号为第六功率信号。
检相模块5A将第三功率信号和第五功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果第三功率信号和第五功率信号正交，输出为近直流信号；检相模块5B将第四功率信号和第六功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果第四功率信号和第六功率信号正交，输出为近直流信号。
主控模块6，根据相移与压控电压偏差关系，测量近直流信号的相检常数；测量近直流信号电压起伏以实现相位噪声测量；向两个正交移相模块4A和4B发送扫描电压偏差控制信号，记录近直流信号电压响应，以完成相位起伏谱计算。
互相关相位起伏谱算法模块7，将两路近直流信号进行互相关相位起伏谱计算。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于光载无线电的相位噪声检测方法，其特征在于，包括：
将输入的毫米波信号功分为四路，分别为两路第一功率信号和两路第二功率信号，所述的两路第一功率信号功率相等，所述的两路第二功率信号功率相等，所述第一功率信号的功率大于第二功率信号；
四路信号分别进行光调制和移相，将所述的两路第一功率信号通过马赫曾德干涉调制器调制到阵列光纤中进行延时传输后，转换为第三功率信号和第四功率信号；将所述的两路第二功率信号进行移相后，转换为第五功率信号和第六功率信号；
进行信号混频、滤波及放大后输出，将所述第三功率信号和第五功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果所述第三功率信号和第五功率信号正交，所述的输出为近直流信号；将所述第四功率信号和第六功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果所述第四功率信号和第六功率信号正交，所述的输出为近直流信号；将所述的两路近直流信号进行互相关相位起伏谱计算；
进行相位噪声测量，根据相移与压控电压偏差关系，测量所述近直流信号的相检常数；测量所述近直流信号电压起伏以实现相位噪声测量；记录所述近直流信号电压响应，以完成相位起伏谱计算。
2.一种基于光载无线电的相位噪声检测装置，其特征在于，包括：两个光源模块1A和1B、毫米波功率分配控制及功分模块2、两个延时鉴频模块3A和3B、两个正交移相校准模块4A和4B、两个检相模块5A和5B、主控模块6及互相关相位起伏谱算法模块7；
所述光源模块1A和1B，输出激光信号，为马赫曾德干涉调制器提供载波；
所述毫米波功率分配控制及功分模块2，将输入的毫米波信号功分为两路第一功率信号和两路第二功率信号，所述的两路第一功率信号功率相等，所述的两路第二功率信号功率相等，所述第一功率信号的功率大于第二功率信号；
所述延时鉴频模块3A和3B，将所述的两路第一功率信号通过马赫曾德干涉调制器调制到阵列光纤中进行延时传输，通过所述延时鉴频模块3A的信号转换为第三功率信号，通过所述延时鉴频模块3B的信号转换为第四功率信号；
所述正交移相校准模块4A和4B，将所述的两路第二功率信号进行移相，通过所述正交移相校准模块4A转换的信号为第五功率信号，通过所述正交移相校准模块4B转换的信号为第六功率信号；
所述检相模块5A将所述第三功率信号和第五功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果所述第三功率信号和第五功率信号正交，所述的输出为近直流信号；所述检相模块5B将所述第四功率信号和第六功率信号进行混频、滤波及放大后输出，如果所述第四功率信号和第六功率信号正交，所述的输出为近直流信号；
所述主控模块6，根据相移与压控电压偏差关系，测量所述近直流信号的相检常数；测量所述近直流信号电压起伏以实现相位噪声测量；向所述两个正交移相模块4A和4B发送扫描电压偏差控制信号，记录所述近直流信号电压响应，以完成相位起伏谱计算；
所述互相关相位起伏谱算法模块7，将所述的两路近直流信号进行互相关相位起伏谱计算。
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