基于频谱分析仪的相位噪声测量探讨

利用频谱分析仪测量相位噪声虽然操作方便、成本低,但是在测量过程中有诸多不确定因素,本文对这些因素进行分析梳理,为测试人员提供一种分析方法。     

相位噪声测量技术的发展

随着相位噪声参数广泛的应用,其测量技术得到不断的发展,除了传统模式的相位噪声测量系统外,一些采用新技术的测量系统不断的被开发出来,包括应用互相关原理的信号源分析仪和应用高速数字信号处理的直接数字化相位噪声分析仪,它们各具优势,也将会得到广泛应用。     

FSA系列频谱分析仪简介

频谱分析仪是信号在频域分析中的重要工具。近年来,频谱分析仪发展很快,从早期的只能定性分析、手动操作发展到现在能精确地定量分析、自动测试。其功能也越来越多,日益完善,操作越来越方便。本文介绍的FSA频谱分析仪就是其中一例。FSA频谱分析仪采用了先进的技术方案,如前端电路中采用分离滤波器代替常用的固定衰减器,使灵敏度提高;用五级相同滤波器串联形式,实现准连续分辨带宽调节,提高了分辨力;对第一本振用多锁相环方案降低了相位噪声;电路中加进微处理器提高了仪器的智能化程度,从而使该仪器与同类频谱仪相比较,具有灵敏度高、相位噪声低、频率和幅度误差小、操作方便等优点。可供工程技术人员和生产频谱仪的厂家参考。     

基于频谱仪的脉冲调制信号功率校准技术研究

脉冲调制信号是雷达和数字通信系统中的一类重要信号。本文主要研究脉冲调制信号的功率测量方法,讨论并分析了脉冲调制信号的频谱特点,提出使用频谱分析仪实现脉冲调制信号的平均功率和峰值功率的测量,并采用正弦调幅法对频谱分析仪的测量结果进行验证。实验表明使用频谱仪测量脉冲调制信号功率简单易行且具有较高的测量精度。     

频谱分析仪的检波方式对信号测试的影响

本文主要介绍了频谱分析仪常用的几种检波方式的原理,比较了不同检波方式对测试正弦信号功率及噪声的影响,并分析了不同检波方式对工程测量中标定信道信噪比的影响,为实际工程的准确测试提供理论依据和参考。     

频谱仪测量微弱信号的噪声

要正确使用频谱分析仪精细测量小信号的各种电参数，重要的是正确了解频谱仪内部存在的和外部可能引入的噪声特性。较详细介绍和讨论了频谱仪在测量微弱信号中的噪声及其分布。     

注入锁相源相位噪声的测试

单振荡源法测量振荡器的相位噪声,是一种绝对测量方法.这种方法不需要基准参考源,在信号功率较大时,可以有很低的门限.但是在信号功率较小时,门限要相应降低,对于很微弱的信号,甚至没法测量。介绍了用注入锁相的方法来弥补这个缺陷.分析了注入锁相源的噪声性能和用注入锁相法测量相位噪声的准确性和范围,并介绍了八毫米波段微弱信号相位噪声的测试实例.     

脉冲多卜勒雷达中相位噪声的分析和测量

本文首先介绍了连续信号的相位噪声谱和信号谱之间的关系,同时,写出了连续信号相位噪声谱和离散信号相位噪声谱之间的关系。其次提出了用时序理论来分沂振荡器的相位噪声,从而可以用时序子报的办法来补能因相位噪声所引起的振荡器频率不稳。最后介绍了几种脉冲多卜勒雷达测试相位噪声的办法。     

太赫兹相位噪声测量技术研究

相位噪声是太赫兹波技术应用中的一项关键技术指标，如何精确测量太赫兹波的相位噪声是太赫兹技术的重要研究方向之一。采用太赫兹下变频技术实现相位噪声测量系统的频率扩展，搭建(110～500)GHz太赫兹相位噪声测量系统，实现对太赫兹频率源相位噪声的测量。实验结果表明，所研制的太赫兹相位噪声测量系统的底部噪声优越，可用于(110～500)GHz频段太赫兹频率源相位噪声的测试，在太赫兹相位噪声的计量测试、标准研制及相关产品转化等方面具有广泛的应用前景。     

脉冲功率放大链相位噪声测试系统

首先讨论了脉冲调制波频率稳定度的表征方法，引入脉间方差的时域表征、相位噪声谱的频域表征的方法。而后介绍了电桥法测量相位噪声的基本原理，并在此基础上建立了一套２～１８ＧＨｚ的脉冲功率放大链相位噪声测试系统。采用电调移相器对系统进行动态标定。测试结果表明，该系统具有很低的噪声底部，可满足绝大部分测试需要。     

脉冲调制波相位噪声现场测量装置

脉冲调制波相位噪声现场测量装置突出解决现代低占空比雷达的相位噪声测量问题，既可以测量雷达发射机或脉冲放大链的附加相位噪声，也可测量整体雷达发射机源的相位噪声。本文主要介绍了本装置的组成、原理、技术指标、技术特点、关键技术以及装置测量结果的验证。     

无间隙采样计数器及频率稳定度测量

为了实现时域阿伦方差的无间隙采样,我们设计了一种新型的计数器,在此基础上研制了频率稳定度测试装置,并实现了利用最大熵谱谱估计法对近载频相位噪声性能进行测量,取得了令人满意的结果。     

全相位FFT频率测量在调频激光测距技术中的应用

调频连续波激光测距技术在常见的非合作目标激光测距技术中,目前具有最高的测量精度,其原理是对激光的光频进行线性调制,通过测量发射信号和回波信号的频率差反推目标的距离。因此频率测量精度对于距离测量精度具有决定性影响。传统FFT由于存在频谱泄露,且频谱细化方法从根本上受限于FFT的精度,导致测量精度低。全相位FFT较好的解决了频谱泄露的问题,具有相位不变性。本文提出将全相位FFT方法应用于调频激光测距,采用时移相位差法对频率进行测量,在MATLAB环境下对试验获取的数据进行频率解算并计算目标距离。试验证明,全相位FFT应用于调频激光测距数字信号处理时,在大于50m距离处测距误差小于0.3mm,达到了良好的应用效果。     

多路纳秒时差自动测量系统的研制

介绍了一个适于多个频标相位和长短期频率比对的高精度测量系统。比对信号采用5MHz,与一个分辨力为Ins的计数器相配,时差测量的理论分辨力为0.2ps;相位测量的本底噪声为±0.3ps(rms);频率测量的本底噪声为4×10^(-13)/τ(τ<100S)。还对系统中的差拍器的设计原则和具体实施考虑作了介绍。     

高速数字滤波器设计

数字滤波器的硬件实现的复杂性,主要地取决于乘法器,它也是决定滤波器操作速度的最重要的元件。在过去十年中,为了减小滤波器系数的复杂性,已作了许多努力。本文提出了一种无乘法器的数字滤波器实现一个线性相位FIR数字滤波器,并讨论了滤波器系数为2的整数幂的数字滤波器中噪声功率谱与运算过程中的取舍规则之间的关系。     

静电悬浮加速度计噪声测试数据的频谱分析方法

分析了不同系数的离散傅里叶变换公式的含意,并从中筛选出符合工程分析要求的正确公式。为使用快速傅里叶变换可采用多种方式使数据符合2的整数次幂,分析了各种方法的优缺点;分析了各种频谱的应用对象,得出静电悬浮加速度计噪声适宜采用功率谱密度,且在窗函数应用上宜选择与之符合的系数;给出了使用OriginLab公司Origin5.0/7.0软件计算功率谱密度时所必须采取的纠正措施,提出地面测试静电悬浮加速度计噪声需采用差分方法以仰制环境噪声,具体操作方法是,将两台加速度计已扣除平均值的时域噪声值相减后除以平方根2。      

基于相位条纹的高精度GPS码相位测量方法

GPS接收机在测量卫星到接收机的传播距离时,通常能得到码相位和载波相位2个基本测量值。虽然载波相位测量值比码相位测量值精度高,但存在整周模糊度的问题,在实际应用中比采用码相位的技术付出的代价高很多。因此,基于相位条纹技术,提出了一种高精度的码相位测量方法。在传统码跟踪环的基础上,通过提取互功率谱相位条纹的频率,得到高精度的码相位测量值,从而组装出高精度的码伪距。仿真实验结果表明:在信噪比为-15 dB的情况下,码相位测量误差均方差约0.37 m,优于传统延迟锁定环在相同条件下约1.82 m的跟踪精度。得到了比传统码跟踪环更高的码相位测量精度的同时,不需要解算载波相位的整周模糊度,对提高GPS定位精度具有研究意义和应用价值。      

95GHz测量雷达频率稳定度的要求

本文介绍95GHz 相干雷达系统采用频控方法所能得到的频谱纯度特性。该雷达设计成具有多方面功能的通用仪器。它能在脉宽、极性以及脉冲重复周期变化的情况下,保证对目标及杂乱回波后向散射数据的采集。将此类数据以数字形式存贮在磁带上,并用来研究对目标检测、鉴别和分类的有效算法。为了达到研究算法的目的,将该系统设计成能够提供最小为40dB 的杂波中能见度。由于数据的完整性相干几乎完全取决于系统的频谱纯度,所以系统的主要设计就着重于有关信号的产生和控制。该系统的信号产生技术是采用了一个100MHz 的振荡器作信号源来建立系统的定时信号、发射信号以及本振信号。在发送接收状态时,利用一个相位锁定甘氏振荡器和一个注入锁定连续波(CW)式和脉冲式 IMPATT 振荡器来保证信号的相干性。在信号通路的关键点上,测量信号的相位噪声谱密度数据,并把它所要求的指标进行比较。本文扼要地介绍有关测量技术问题。该系统的处理数据表明,在大于2公里的目标距离上,杂波中能见度大于40dB。     

八毫米波段体效应管振荡源噪声特性测试方法的研究

本文介绍了测量微波振荡源近载频的频谱特性的各种方法。从频域方面着重叙述了微波振荡源的调频噪声、调幅噪声、谱线宽度的测量原理,测量方法,测量结果和各种注意事项。在时域方面介绍了微波振荡源的频率短期稳定度、长期稳定度、开机特性和温度特性等测量的原理和测量结果。得出的频域和时域的结果基本吻合。同时指出测调频噪声是评价微波振荡源的频谱特性最有效的手段。首次开展了八毫米波段国产体效应管振荡源的频谱特性和噪声参数的测试工作。     

一种互相关法测量相位噪声理论及仿真分析

相位噪声测量是无线电计测领域的重要研究内容，随着信号源等各种信号仪器设备的不断发展，相位噪声测量技术方面也产生了更高的要求。介绍了互相关法测量相位噪声的理论与仿真分析方法，通过理论推导阐释了互相关法抑制干扰噪声的原理，在推论的基础上建立了基于MATLAB的仿真分析模型，仿真验证了不同互相关次数下，系统噪声底部的改善程度，并进一步分析了双通道相关性对互相关运算结果的影响，得到了对应的仿真验证结果，为相关的工程设计提供参考。