CN2041428U - 超宽带调频噪声测声仪 - Google Patents

Abstract

本新型公开了一种超宽带调频噪声测量仪，它由可变衰减器、方向耦合器、延迟线、移相器、鉴相器、检波器、电动开关、低噪声放大器等部件组成。该装置能满足超宽带调频噪声的测量，结构简单，制作调试方便，是一种对各类振荡器和系统的调频噪声监视、调试、测量的理想装置。

Description

本新型涉及一种用于测量信号调频噪声的超宽带调频噪声测量仪器。

目前对相位噪声的测量（调频噪声与相位噪声之间仅有简单的偏置频平方（f²）的关系）大多采用双信号源法，这时，除被测信号源外，还需要高一个数量级式同样噪声谱的信号源，并要进行锁相，实际设备复杂，要求高。也有用单信号源法，这时在微波频率高端用腔体鉴频器：但这属于窄带系统，微波频率低端一般5GHZ以下可用延迟线鉴频器，这从原理上解决了实现宽带测量的方法，但制作实际的测量仪器时，总有一些窄带器件的限制，而且测量定标问题亦不能很好解决，无法构成实用的测量仪器，如美国专利US－4，002，969“具有低噪声检测的最佳长度传输线鉴频器”US－4，002，970“最佳门限传输线鉴频器”、US－4，002，971“宽工作频率范围传输线鉴频器”、1EEE MTT－S国际微波会议文摘1987年阮锦屏题为“对调频噪声测量延迟线鉴频器的稳态准稳态和瞬态分析”的文章等，以上都只是在理论上解决实现宽带调频噪声的测量方法问题，但都未解决或提出实用仪器的制作问题。

本发明的任务是提供一种超宽带调频噪声测量仪，并能给出测量定标曲线，使其真正能在超宽带范围应用制作成为一个通用型调频噪声测量仪，它能对一般振荡器、压控振荡器及系统的调频噪声（相位噪声）作监视、调线及测量用，而且本发明结构简单，制作调线方便。

本新型的任务是以如下方式完成的：它由两个可变衰减器ATT1、ATT2，两个电动开关K1、K2，三个检波器D1、D2、D3，三个提指示表头M1、M2、M3，平衡混频器型鉴相器PD，延迟线DL，负载LD，低噪放大器LNA，不接地电源DV，直流电源C，指数线型方向耦合器DC，高介电常数介质移相器PS组成。被测信号由输入端口in输入至可变衰减器ATT1，可变衰减器ATT1输出端与指数线型方向耦合器DC的输入端X连接，指数线型方向耦合器DC有三个输出端，其中输出端Y与    可变衰减器ATT2输入端连接，输出端Z与负载LD连接，输出端W与延迟线DL输入端连接，延迟线DL输出端与电动开关K1输入端连接，电动开关K1分二路输出，一路输出与检波器D1、指示表头M1串接，作信号通路电平指示，输出大小由可变衰减器ATT1调节，另一路输出与平衡混频器型鉴相器PD一输入端连接，电动开关K1还和不接地电源DV的接线端a、b连接。可变衰减器ATT2的输出端与高介电常数介质移相器PS、输入端P连接，其输出端Q与电动开关K2输入端连接，电动开关K2分二路输出，一路输出与检波器D2、指示表头M2串接，作参考通路电平指示，输出大小由可变衰减器ATT2调节，另一路输出与平衡混频器型鉴相    器PD另一输入端连接，电动开关K2还和不接地电源DV的接线端a、b连接。平衡混频器型鉴相器PD分二路输出，一路输出与检波器D3、指示表头M3串接，作平衡混频器型鉴    相器PD二输入信号正交程度的指示，调整高介电常数介质移相器PS使指示表头M3的指示为中心零刻度（因M3为中心零刻度表），即为正交，当调到正交时，平衡混频器才能作鉴相器，另一路输出与低噪声放大器LNA输入端连接，低噪声放大器LNA输出端与输出端口out连接，直流电源C与低噪声放大器LNA连接。

本新型的指数线型方向耦合器DC由二块指数线图形的介质敷铜板相对组合而成，高介电常数介质移相器PS用改变高介电常数的介质片PS－2插入与内导体PS－4的相对深度来调节相位大小。同时当调整到平衡混频器型鉴相器PD的二输入信号功率相等为一定值时，用作曲线法给出测量定标曲线。

本新型相比现有技术有如下优点：从工艺技术上实现了超宽带调频噪声测量仪的制作，并能给出测量定标曲线，使其真正能在超宽带范围应用，本发明结构简单，制作调试方便，对一般的振荡器、压控振荡器及系统的调频噪声监视、调试、测量提供了极大的方便。

以下结合附图对新型作进一步详细描述：

图1是本新型的原理方块图；

图2是本新型定标曲线测量原理方块图；

图3是本新型指数线型方向耦合器一种实施例结构示意图；

图4是本新型高介电常数介质移相器一种实施例结构示意图。

参照附图图1、图2、图3、图4，本新型由两个可变衰减器ATT1、ATT2，两个电动开关K1、K2，三个检波器D1、D2、D3，三个指示表头M1、M2、M3，平衡混频器型鉴相器PD，延迟线DL，负载LD，低噪声放大器LNA，不接地电源DV，直流电源C，指数线型方向耦合器DC，高介电常数介质移相器PS组成。被测信号由输入端口in输入至可变衰减器ATT1，调节被测输入信号电平大小，可变衰减器ATT1输出端与指数线型方向耦合器DC的输入端连接，指数线型方向耦合器DC有三个输出端，其中输出端Y与可变衰减器ATT2输入端连接，输出端Z与负载LD连接，输出端W与延迟线DL输入端连接，可变衰减器ATT2输出端与高介电常数介质移相器PS输入端P连接，可变衰减器ATT2用来调节参考通路电平的大小，在实施例中可变衰减器ATT1ATT2采用市场购买的SHK－3型器件。指数线型方向耦合器DC是由二块有指数线图形的介至敷铜板相对组合而成，敷铜板上指数线的图形为DC－1    DC－2，采用印刷电路板的加工方法加工而成，相对组合成的二块敷铜板为DC－3，输入输出端口分别为X、Y、W、Z，负载LD采用市场购买的TT22M1型负载器件。

延迟线DL输出端与电动开关K1输入端连接，电动开关K1分二路输出，一路输出与检波器D1、指示表头M1串接，作为信号通路指示，        另一路输出与平衡混频器型鉴相器PD一输入端连接，电动开关K1还和不接地电源DV的接线端a、b连接，不接地电源DV用来改变电动开关K1、K2在测试中的工作状态，使其处于调整或测试状态。延迟线DL实施例中采用聚四氟乙烯低损耗电缆，型号规格为SUJ－50－7－5型，电动开关K1、K2采用市场购买的GH101型同轴射频开关。

高介电常数介质移相器PS输出端Q与电动开关K2输入端连接，电动开关K2分二路输出，一路输出与检波器D2、指示表头M2串接，作为参考通路电平大小的指示，另一路输出与平衡混频器型鉴相器PD的另一输入端连接，电动开关K2还和不接地电源DV的接线端a、b连接。高介电常数介质移相器PS由输入端P、输出端Q、内导体PS－4、外壳PS－1、调节螺杆PS－3、以及和调节螺杆PS－3连接在一起的高介电常数的介质片PS－2组成，高介电常数的介质片PS－2实际上包括前后完全相同的二片组成，用改变高介电常数的介质片PS－2插入与内导体PS－4的相对深度来调节相位大小，改变参考通路输入信号的相移，使参考通路的信号相位与信号通路的信号相位差90°，送入平衡混频器型鉴相器PD作正交鉴相，只有两输入信号调整到正交时，平衡混频器才能作鉴相器。

平衡混频器型鉴相器PD分二路输出，一路输出与检波器D3、指示表头M3串接，作两输入信号正交程度的指示，指示表头M3中心刻度为零，当指示零即为正交，调节高介电常数介质移相器PS，可调节两输入信号的正交程度，即为正交调整，另一路输出连接低噪声放大器LNA输入端。实施例中平衡混频器型鉴相器PD采用市场购买的WHB－05型规格的器件，三个检波器D1D2D3采用市场购买的TJ803型规格的器件，三个指示表头M1、M2、M3采用市场购买的85C1型直流表头。

低噪声放大器LNA输出端连接输出端口out，作调频噪声测量输出，低噪声放大器LNA采用三只3C×5B的晶体管用三管并联方案组装而成，直流电源C与低噪声放大器LNA连接，实施例中不接地电源输出为正负12伏电压，直流电源C输出为正12伏电压，均为通用电源。

本新型当用调整到平衡混频器型鉴相器PD的二输入信号功率相等为一定值时，用作曲线法给出测量定标曲线，测试时超宽带调频噪声测量仪A必须外接调制信号源MS、工作频率信号发生器SG、频偏计FDM和低频谱分析仪SA，按附图2连接好线路，低频调制信号源MS的输出信号对工作频率信号发生器SG的信号进行调频，工作频率信号发生器SG输出一个调频后的信号，输入超宽带调频噪声测量仪A的输入端in，用调整调制信号源MS输出幅度改变频偏大小，由频偏计FDM作频偏的测量，调节超宽带调频噪声测量仪A中的可变衰减器ATT1ATT2，使输入到平衡混频器型鉴相器PD信号通路和参考通路的输入功率为一定值，实施例中用1.2毫瓦，分别由指示表头M1M2指示，由高介电常数介质移相器PS调节正交，由表头M3指示，这时用低频频谱分析仪SA即能测出相应调制频率及调频频偏的测量仪的输出电压，改变低频调制信号源MS输出电平，使频偏计FDM频偏读数分别固定为1KH2    10KHZ等，各自改变低频调制信号源MS为不同调制频率，读出低频频谱分析仪SA对应后输出电压，对不同频偏作出该输出电压对调制频率的曲线即为超宽带调频噪声测量仪A的测量定标曲线。实施例中该超宽带调频噪声测量仪可工作在1GH2－6GHZ频率范围。

本新型结构按装在一个长400毫米、宽500毫米、高300毫米的标准机箱里，面板上按装被测信号输入端口in，输出端口out，信号通路电平指示表头M1，参考通路电平指示表头M2，平衡混频器型鉴相器PD的正交鉴相指示表头M3，可变衰    减    器ATT1调节旋钮，可变衰减器ATT2调节旋钮，以及高介电常数介质移相器PS的调节旋钮，在面板上还按装不接地电源DV的工作控制开关，本新型的各部件按附图1连接好线路后按装在机箱里。

Claims (3)

1、超宽带调频噪声测量仪有两个可变衰减器ATT1、ATT2、两个电动开关K1、K2，三个检波器D1、D2、D3，三个指示表头M1、M2、M3，平衡混频器型鉴相器PD，延迟线DL，负载LD，低噪声放大器LNA，不接地电源DV，直流电源C组成，其特征在于由指数线型方向耦合器DC和高介电常数介质移相器PS组成，其中可变衰减器ATT1输出端与指数线型方向耦合器DC的输入端X连接，指数线型方向耦合器DC有三个输出端，输出端Y与可变衰减器ATT2输入端连接，输出端Z与负载LD连接，输出端W与延迟线DL输入端连接，延迟线DL输出端与电动开关K1输入端连接，电动开关K1分二路输出，一路输出与检波器D1、指示表头M1串接，另一路输出与平衡混频器型鉴相器PD输入端连接，电动开关K1还和不接地电源DV的接线端a、b连接，可变衰减器ATT2的输出端与高介电常数介质移相器PS输入端P连接，其输出端Q与电动开关K2输入端连接，电动开关K2分二路输出，一路输出与检波器D2，指示表头M2串接，另一路输出与平衡混频器鉴相器PD另一输入端连接，电动开关K2还和不接地电源DV的接线端a、b连接接平衡混频器型鉴相器PD分二路输出，一路输出与检波器D3指示表头M3串接，另一路输出与低噪声放大器LNA输入端连接，低噪声放大器LNA输出端连接输出端口out，直流电源C与低噪声放大器LNA连接。

2、根据权利要求1所述的超宽带调频噪声测量仪，其特征在于指数线型方向耦合器DC由二块指数线图形的介质敷铜板相对组合而成，高介电常数介质移相器PS用改变高介电常数的介质片PS－2插入与内导体PS－4的相对深度来调节相位大小。

3、根据权利要求1或2所述的超宽带调频噪声测量仪，其特征在于用调整到平衡混频器型鉴相器PD的二输入信号功率相等为一定值时，用作曲线法给出测量定标曲线。

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