信号源特性和测量方法

本文是一篇关于频率稳定度测量技术和频率源噪声特性的评论性文章。首先,介绍频谱分析和时域测量的发展历史,然后对双采样(阿仑)方差而不是对传统的方差加以叙述。其次,交替使用不同方法对一整套测量步骤加以概述。还给出了测量结果的解释方法。特别是将讨论五种常用噪声模型(白色调相、闪变调相、白色调频、闪变调频和随机游动调频)及其产生原因和分类方法。讨论了不同量度的置信区间。此外,还指出了当数据点为一固定数时改善置信区间的方法。这些内容将从概念上详细地加以阐明,仅作少量(基本)的数学论述。虽然本文将对传统的概念加以详细叙述,但是在文中提出了两个新的题目:(1)数字分析和用计算机进行分析的精度极限;(2)从一组固定输入数据中选择最佳结果。最后部分将专门介绍通用频率标准中噪声的基本(物理)原因。还介绍了时域—频域的变换及其反变换。     

频率源的短期频率稳定度及相位噪声测量

叙述了频率源的重要特性—频率稳定度及相位噪声的表征和测量；比较了各种测量方法的优缺点；分析了测量中存在的问题，影响测量结果的因素及其引入的误差；给出了避免这些影响和修正误差的方法；最后介绍了国内外频率稳定度和相位噪声测量的最新进展。     

微处理机在相位噪声测量中的应用

信号源相位噪声的测量是一种重要的精密电信号的测量,它分为时域测量和频域测量两大类。某些毫秒级以上的频率变化,只有时域测量才能实现。可以用通用数字频率计和单板微机相结合的办法,构成时域相位噪声测量仪,以满足雷达、通讯和航天技术对信号源的频率稳定度的严格要求。为此,提出探讨这种测量仪的组成方案、测量原理及其误差等问题。     

八毫米调频调幅噪声测试设备

振荡源的调频调幅噪声是一项重要的技术指标.在多卜勒雷达和制导系统中,对振荡源的调频噪声有严格的要求.介绍了8mm 调频调幅噪声测试设备的原理和设计,给出了完整的测试数据和误差分析.在研制中,自行设计了部分关键元件,制成了国内第一套8mm 调频调幅噪声测试设备.该设备测试门限低,结构小巧,携带方便,适合作外场测试.曾为各单位作了大量的测试工作.     

一个新的频率源短期稳定度的表征式—沃尔什正弦方差

通过村频率源稳定度的时域测量来进行极低频频谱分析是一种有效的方法。哈达玛方差的传递函数由于具有选频特性,被人们用来进行频率源相对频率噪声谱S_y(f)的分析。本文从最佳“频窗”传递函数出发,结合微型计算机控制的计算计数器的特点,利用沃尔什函数的性质,经理论推导,获得了一个频率源稳定度的新表征式——沃尔什正弦方差。理论分析与计算机验证结果表明,该式充分发挥了微型计算机优良的数值计算和系统控制功能,能灵活而方便地获得频率源短期稳定度的各种表征量。特别是在用于S_y(f)测试时。它基本克服了哈达玛方差传递函数的谐波及其旁瓣所带来的误差,并通过测试数据的复用,使得此时测试时间大为缩短。文中给出了沃尔什正弦方差和阿仑方差与啥达玛方差的关系,指出沃尔什正弦方差在表征频率源短期稳定度方面有其内在含义。     

原子钟频率稳定度测试中的噪声处理

原子钟的测量噪声会被引入到频率稳定度评估过程,尤其是对中短期频率稳定度的影响更大。重叠Allan方差可以克服调频闪变噪声和调频随机游走噪声随时间变化出现的非平稳问题,但由于受到测量噪声的影响,评估结果仍会出现误差。为此,本文通过对原子钟的数学模型和噪声特性进行分析,提出了原子钟频率稳定度评估的加窗平滑噪声处理方法,通过对时差观测序列合理的加窗设计和平滑处理,抑制测量噪声对评估结果的影响。实验结果表明,利用铷钟观测序列的100点平滑可以有效地提高短期频率稳定度结果（100~1 000）s的可信度。     

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。     

脉冲雷达频率稳定度的测试方法

雷达发射机频率稳定度严重地限制雷达改善因子和可见度。现在连续波频率稳定度测量技术已达很高水平,但现代雷达多半采用脉冲调制体制,射频脉冲序列稳定度是一个新问题。本文给出测试系统原理图、脉间频率和相位稳定度测量方法以及时域、频域测量结果。     

高稳晶振短期频率稳定度的仿真分析

基于频率源信号时域稳定度的定义,建立了高稳晶振短期频率稳定度的仿真分析模型,能够对频率源输出频率做前处理、不同方差分析、识别噪声类型、并给出置信区间.在此基础上,引入了晶体振荡器老化特性与温度特性的数学模型.通过构建不同老化特性与温度特性下晶体振荡器输岀频率,在仿真分析模型中定量分析老化特性与温度特性对短期频率稳定度的...     

频率稳定度时域测量带宽的若干问题

讨论了频率稳定度时域测量带宽如何选择的问题。事实上,阿仑方差对白相和闪相噪声是发散的。其测量结果与系统的高截止频率有关。概括地介绍这类问题,并提出了一些测量中值得考虑的看法。     

利用滤波技术和有效值电压表进行频率稳定度的时域测量

传统的频率稳定度的时域测量都是用计数式频率计采集数据,然后用统计方法处理的。本文介绍利用滤波技术和有效值电压表进行频率稳定度的时域测量技术。这种测试技术具有测试设备简单、测试方法简便,既能给出阿仑方差、滤波方差,又能给出相位噪声谱密度的优点。目前国内外正在推广这种测试短期频率稳定度的方法。     

高稳定度低温蓝宝石微波频率源设计

利用蓝宝石晶体在低温下具有低损耗的特点,设计并研制了本征模式为WGH_12,0,0的蓝宝石微波腔。当温度稳定在6.4K时,其Q值能够达到4.0×10⁸。以此微波腔为基础,形成正反馈振荡回路,并根据POUND电路原理对环路中振荡信号的相位进行控制,提高整机稳定度指标。为满足频率互比测试的需求,采用共用一个低温装置的方案,构建了两台低温蓝宝石微波源,一路输出频率为9.204GHz,另一路输出频率为9.205GHz,两路信号混频,并用时间间隔计数器测量差频信号的频率。经计算,低温蓝宝石微波频率源的秒级频率稳定度达到了3.28×10^-15。     

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。     

动态桨叶RCS特性的实验研究

在微波暗室中测量了金属平板桨叶动态模型的高频雷达散射截面RCS(Radar Cross Section),并通过快速傅立叶变换FFT(Fast Fourier Transform)得到相应的频谱图;详细分析了时域和频域RCS随桨叶片数、雷达波入射方向、入射频率、极化状态和桨叶转速等因素的变化.实验结果表明主要特征是时域RCS呈周期性起伏,频谱图因前行桨叶与后行桨叶散射有差别而不对称,且频谱宽度反映了多普勒效应.取得的结果与已有文献的计算分析一致,对直升机的探测和识别具有重要的参考价值.      

网络分析仪时域测量技术综述

矢量网络分析仪直接测量两端口网络的微波特性，是射频微波测量领域中应用最广泛的仪器之一。网络分析仪时域技术在故障点定位、多路径消除、不连续性测试等应用中有着非常重要的意义，但是如何合理选取时域模式和设置参数是困扰工程研究人员的难点。本文对网络分析仪时域测量模式、离散数据取样、频率截断、窗函数、归一化等时域测量理论进行详细介绍，给出了时域测量范围和分辨力的计算方法，并以开路器的时域响应为例，说明了时域测量相关参数的设置依据。     

多普勒测速与短期频率稳定度

引言频率稳定度是一个重要问题,特别是近十几年来,雷达、空间技术等尖端技术科学的发展,广泛利用多普勒原理来对空间飞行器(卫星、飞船、导弹等)进行精密测速。多普勒测速的关键问题之一是要有一个频率短期稳定度很高,频谱很纯的振荡信号源。本文从多普勒测速对频率短期稳定度的要求出发,分析多普勒测速对参考频率源短期稳定度的要求,探讨用什么定义和术语来描述频标源的频率短期稳定度比较合理。因为在这方面存在着混乱现象。如有的工程用户提出用“相关方差”来描述,有的用“平均频率短期稳定度”来描述,也有的仍然用“标准方差”来描述等等。合理统一工程用户和计量测试部门的术语,对这一问题做进一步的分析是有必     

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.     

间歇时间对双采样方差估值的影响

本文给出了在两次测量之间存在间歇时间的情况下,对双采样方差取平均的表达式以及对其估值的不确定性的表达式。详细说明了在有限测量次数的情况下,间歇时间对频率稳定度时域测量精度的影响。指出了区别白噪声和闪变噪声的可能性。     

频率稳定度测量系统的参考频率源

近年来,无线电通讯、雷达技术、空间技术、计测技术等对其频率源的短期频率稳定度的要求越来越高。频率源的短稳指标甚至成为一些工程系统的主要误差源.随着频率源短期频率稳定度性能的迅速提高,建立适应各种频率短稳指标测试用的测量系统,业已提到日程上来。在有源法短稳测试系统中,参考源的低噪声特性在测试系统中起着决定性的作用.本文就有源频率稳定度测试系统对参考源的一般要求和选择方法以及如何充分利用所选用的参考源等进行了讨论,并对两个所选用的参考源系统的性能指标做了简单介绍.     

用参考电压源提高微波功率测量准确度

介绍了在精密微波功率测量系统中,用参考电压源提高数字电压表测量不确定度的原理,并对使用和不使用参考电压源前后,微波功率的测量不确定度进行了详细的分析和比较。