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.     

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。     

SC切石英晶体谐振器在甚高频低噪声振荡器中的应用

晶体控制的甚高频振荡器广泛应用于具有优良短期频率稳定度和低相位噪声的信号发生器中。这种振荡器均采用工作在泛音模的 AT 切晶体。由于 AT 切晶体谐振器的幅频效应,使相位噪声难以进一步减小。双旋转切晶体(例如 SC 切晶体)的幅频效应较 AT 切的小得多。因此,可使 SC 切晶体工作在较 AT 切晶体所允许的更大的激励电流上。如果能使振荡器固有的相位起伏不随晶体电流的增大而显著增大,则采用 SC 切晶体元件可以改善晶体控制甚高频信号发生器的短期频率稳定度和噪声。曾用三次泛音 SC 切晶体(而不是用五次泛音 AT 切晶体)进行过100MHz 低噪声振荡器的实际可行性试验。对 SC 切和 AT 切晶体元件的相频特性进行了测量。测量结果表明,晶体元件的功耗能够比使用 AT 切晶体增加6-10dB。对用双极结型晶体管振荡器的噪声源的检查表明,二次及三次失真是造成实际振荡器呈现显著相位闪变的原因。从解凡得堡(微分)方程中出现的频率校正项可了解到减小频率闪变的要求。桥式 T 形振荡器适合于作 SC 切甚高频晶体振荡维持电路。曾研究过这种电路的噪声源(包括调幅闪变噪声的幅相变换),并得到了对上述振荡器所预期的 L(f)的估算值。对相同的一对振荡器进行了测量,预计的 L(f)和所测得的 L(f)很一致。结果表明,和 AT 切甚高频晶体控制振荡器相比较,SC 切晶体控制的甚高频振荡器的L(f)得到了显著改善。     

宽带梳状谱发生器校准技术研究

本文介绍了利用取样示波器86100C校准带宽为50GHz的梳状谱发生器U9391F的方法。该方法用70GHz取样头测量梳状谱发生器输出端时域信号,对测量到的信号进行分析,修正取样示波器测量引入的时基误差和梳状谱发生器与取样头之间的阻抗失配,修正后得到梳状谱发生器的幅度谱和相位谱,实现了梳状谱发生器的校准,并给出幅度谱与相位谱校准结果的不确定度,分别为0.5dB和0.9°。     

功率谱平均及其估值的置信区间

信号源的相位噪声是一个随机过程,通常可用概率密度数函、自相关函数及功率谱等参量来作统计描述,其中尤以功率谱更被广泛采用。它是一个频域量度,以频谱分析仪作为测量基础。我们建立了一套双源法自动相位噪声测量系统,用HP3582A数字式频谱分析仪作为终端设备,并利用功率谱平均法来降低测量不确定度。本文着重分析这种方法所得功率谱估值的概率分布,以及在给定置信度时,置信区间与功率谱平均数的关系。     

卫星用精密L波段声表面波振荡器

本文介绍一种在卫星系统发射机中用作固定本机振荡器的740MHz SAW振荡器。该SAW振荡器装在一个2.4立方英寸的外壳内,其中装有一个加热丝、第二级缓冲放大器、功率调整和谐波抑制的滤波部份。该系统的优点是,由于取消了体波振荡器中所需要的倍频链而减小了尺寸和复杂性。100秒平均时间的短期稳定度为2×10~(-10),单边带噪声本底低,电压驻波比为1.1∶1。本文讨论SAW谐振器的短期稳定度和相位噪声这两个设计参数在理论和实际方面的最佳考虑,并介绍使长期稳定度和调谐点的控制均得到改善的制作过程。谐振频率因制造公差而产生的变化与等离子加工微调和静态、动态电容比的最佳设计或者与谐振器的牵引范围有关。半导体渗杂技术的采用减少了金属脱落和因激励电平而产生的附加不稳定性。文中讨论影响精密高频SAW振荡器设计的因素,重点在于晶体管型号和振荡器方案的选择。对场效应晶体管和双极晶体管进行比较,以得到改善短期稳定度的最佳功率电平、所需要的输入和输出阻抗特性以及最低的噪声系数。在这一研究中,对皮尔斯、科耳皮兹和克拉波振荡器方案进行了验证。在作出最后的设计选择时,重新审查了对上述方案的各元件有可能起分流作用的寄生电容和偏压要求的实际考虑。鉴于尺寸的限制,选用组件型恒温系统来稳定振荡器。对振荡器样机在相位噪声、相对频率变化的阿仑方差、功耗和温度稳定度的测试结果作了报道,介绍了邻近相位噪声、噪声本底和平均时间为1秒至100秒的阿仑方差。还介绍了测试考虑,其中包括参考振荡器的要求和电磁干扰-射频干扰效应。     

8mm照射雷达发射信号相位噪声的测试

简述8mm照射雷达发射信号相位噪声的重要性,相位噪声的测试方法,以及影响相位噪声的因素和改善措施,并在克服电磁干扰振动和供电系统方面作了介绍。     

振荡器相位噪声的研究综述

相位噪声是振荡器最重要的性能指标之一。综述了相位噪声的研究现状,包括基本概念、产生、表示方法和现有的研究方法,讨论了现有研究方法的特点和今后的发展趋势。     

用互相关法和用三个或多个振荡器法表征频率起伏

一个振荡器自身的稳定度可以用两个辅助振荡器并在这三个振荡器中两两进行比较的方法来加以测定。如果不是同时进行三次比较,直接应用这种原理就会得出错误的结果。然而,这些结果是受了测试系统噪声的影响。为了对三个振荡器进行比较,提出了一些新的方法。这些方法应用方差和互相关的概念,能够单独地表征振荡器的特性,而在不相关时,则可减少杂散噪声源的影响。所以在频率和相位起伏测量中能够得到较好的分辨度。     

振动对频率标准和时钟的影响

在近代通信、导航和识别系统中,频率标准和时钟对加速度的敏感性愈加显得重要。本文就加速度、特别是振动如何影响近代频率标准(晶体振荡器)中对加速度最敏感元件的频率作了指导性论述,介绍了一简单的数学模型,来描述谐和运动对振荡器输出的影啊,证明了加速度灵敏度系数γ具有矢量的特性,提出了加速度灵敏度矢量(?),介绍了振荡器输出的时域、频域特性。这个简单的模型得到了推广,其中包括由于倍频而导致的载波损耗和随机振动。计算了由给定的振动谱引起的相位噪声。指出了一种测量振动灵敏度系数的方法。在以下两个方面评述了现代技术的发展水平:(1把对振动的灵敏度降到最小,2)加速度补偿。     

低相位噪声倍频微波源

使用高次泛音体声波谐振器(HBAR),可能研制出直接工作在微波频率的低相位噪声倍频微波源。最近,已研制出一个L波段的低噪声源,它能提供约以5MHz为间隔的信号,并能得到与低频石英晶体稳定和倍频的微波源相同的相位噪声抑制度,高次泛音体声波谐振器(HBAR)直接倍频到微波源需要少量硬件,以达到用任何其它方法得到倍频微波源所具有的相同的相位噪声抑制度。稳定的工作是通过利用钇铝石榴石(YAG)、蓝宝石、铌酸锂式铝酸锂等晶体的高次泛音谐振来达到的。它们的固有损耗表明,其潜在Q值近似为石英晶体的十倍。已制成的这种谐振器的频率高达10GHz。对1.5GHz频段的压缩模式,已在几个样品中得到50,000以上的有载Q值。这些谐振器由其晶片上渡漠换能器组成。单纯的反射被限制在换能器之下区域内。晶体牢牢地被装在外壳中,以尽量减小外部振动对频率稳定度的影响。测量振动灵敏度的情况在一篇参考文献中简述。此倍频微波源包括一个用自动频率控制(AFC)回路稳定的低噪声压控振荡器(VCO)。在自动频率控制(AFC)鉴频器中,高次泛音体声波谐振器是决定频率的元件。测量的相位噪声与估计的性能很一致。本文提供了噪声特性的详细情况。用附加的数字控制电路将压控振荡器予调到高次泛音体声波谐振器(HBAR)的任一次响应上,可以很容易地实现倍频。因此,用最少的硬件得到了低相位噪声用电子方法控制的倍频源。     

间断窄带噪声的功率谱

对间断窄带白噪声的功率谱进行了分析,得到其功率谱的表达式。对具有同步的间断噪声的射频脉冲序列的信噪比、具有连续噪声的射频脉冲序列的信噪比和具有连续噪声的射频余弦信号的信噪比进行了比较。证明脉冲多普勒雷达的速度检测灵敏度,可以达到相应的连续波雷达的速度检测灵敏度极限。     

MEMS陀螺噪声理论与模型综述

工作在闭环检测模式下的MEMS陀螺具有较好的整体性能,是目前具有发展潜力的微陀螺方案之一。但是多个闭环的存在使得测控系统噪声源变多,通过构建噪声模型可以量化各噪声源对零偏输出的贡献,并且探明结构和电路参数对噪声性能指标的影响,从而调整设计参数与控制方式,优化设计。首先阐述了MEMS陀螺谐振系统中的噪声源———热噪声和闪频噪声产生机理,然后将陀螺噪声模型分为相位噪声模型和幅度噪声模型,分别讨论国内外研究机构噪声建模的进展,如针对幅度频率耦合导致的额外相位噪声,讨论了非线性相位噪声模型和幅度噪声模型。非线性相位噪声模型通过引入非线性刚度来完善相位噪声谱表达式,幅度噪声模型通过考虑不同输入点的噪声在力平衡环路的传递过程来量化各噪声源影响因素。最后,对噪声模型的发展进行了展望,可以通过构建与调幅陀螺相联系的相位噪声模型和零偏不稳定性噪声模型,实现对陀螺噪声分析的完善。     

CMOS集成压控振荡器设计

通过分析CMOS差分负阻振荡器的工作原理,得到电路结构和参数的优化方案。基于0.18μm工艺,采用片上电感和可变电容,设计了一种基于开关调谐电容结构的宽可调范围的分段线性互补型交叉耦合CMOS集成压控振荡器。在提高振荡器的可调范围的同时,降低相位噪声。电路采用HSPICE进行仿真,在1.8 V电源电压下,振荡频率的变化范围为1.55 GHz~2.86 GHz,可调范围约为60%。功耗为5 mW~10 mW,相位噪声在10 MHz频率偏移处为-110 dB/Hz。     

锁相改善体效应管振荡器的相位噪声

本文根据多卜勒测速系统对频率源短稳的要求,结合工程实例讨论了锁相改善振荡器相位噪声的几个问题。     

信号倍频后噪声频宽的分析

本文用数学公式严密地证明了,噪声对信号的污染以调制信号的振幅和相位的形式出现,且调幅噪声的功率与调相噪声的功率相等。这种被噪声污染了的信号倍频后,通常调幅噪声的频宽扩大 N 倍(N 为倍频次数);调相噪声的频宽不变,但调相指数扩大 N 倍。     

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。     

用同步振荡器进行同步和跟踪

同步振荡器是一种相干同步和跟踪网络。其中有一外加信号迫使振荡器同步在一个有固定相位差的频率上,该相位差决定于振荡器固有频率和外部频率间的初始频差。同步振荡器可用于跟踪、滤波和分频,并以简单的方法改善输入信号的信噪比。从Vanderpol发表的原著以来的文献中,大多数分析都以强迫振荡器原理为基础。在此情况下,一旦加上外部信号,振荡器就停振。但是,在同步振荡器中,加上外部信号后,它能继续维持振荡。(同步振荡器有很高的选择性(接近于晶体滤波器的选择性,>60dB/倍频程),并在其跟踪带宽内具有线性相位。与+5dB锁相环相比较,同步振荡器还能被信噪比低达-10dB的输入信号同步。同步振荡器构成了一种用其它方法不能实现的新型网络(至少在同样简单,同样质量的情况下是如此。)它也是一种新型的Van der Pol振荡器。它是一种非线性振荡网络,用于线性信号处理如滤波、同步、跟踪和改善信噪比。即使输入信噪比降低,同步振荡器也具有保持恒定输出信噪比的自适应特性。     

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。     

数字闭环光纤陀螺死区非线性机理

死区非线性是数字闭环光纤陀螺的非线性误差之一,抑制死区非线性可以减小数字闭环光纤陀螺的输出噪声和漂移.分析了死区与分辨率和阈值的关系,给出了数字闭环光纤陀螺死区的定义和测量方法.提出调制信号与探测器输出信号之间的电交叉耦合及进入相位调制器的调制误差信号是产生死区的干扰源.给出了干扰信号的频率和相位特征,并分析了干扰信号跟踪、锁定输入信号的过程.将反馈干扰通道的部分积分模型和理想的数字闭环光纤陀螺模型结合,建立了带死区的陀螺模型.基于陀螺模型及相位调制信号与死区的关系,推导出了死区产生的条件及死区造成的陀螺输出偏差.死区影响因素的仿真结果和实验结果验证了陀螺模型和死区产生条件的正确性.