五章低低频偏相位噪声测

《五章低低频偏相位噪声测》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第五章低频偏相位噪声测量技术第五章低频偏相位噪声测量技术5.1鉴相法相位噪声测量中的低频缺损5.1.1低频缺损基于鉴相法的相位噪声测量方法的原理框图如图5.1所示，按照3.1.3节分析的鉴相法测量原理，该方法为提取被测信号的相位噪声，要求求参考源必须与被测源同频且正交。为此，该方法中采用锁相环电路调整参考源相相位，调整中通过低通滤波电路后的正交指示器指指示参考源和被测源的正交状态。被测源vt()正交指示Tvt()1v(t)功率谱低通滤波LNA估计参考源vt()RPLL图5.1鉴相法相位噪声测量原理框图图5.2所示为某鉴相法相位噪声测量电路输出的测量

2、结果，图中绿色曲线为Rohde&Schwarz仪器的测量结果，红色曲线为由Tektronix示波器采样时域数据后进行功率谱估计得到。由这这两种测量结果均可看出，当频偏小于10Hz时噪声功率谱出现了明显的下降，本文将鉴相法相位噪声测量中的这种现象称为低频缺损。图5.2鉴相法测量中的低频缺损77相位噪声频域域测量方法研究根据锁相环原理和锁相环电路的频率特性，对频偏高于锁相环频率带宽以上的噪声，锁相环可以调整参考源相位，以保证参考源频率与被测源载波频率相等，这样可以有效提取和测量被测源信号的相位噪声。但对于频偏低于锁相环环路带宽以内的相位噪声，该噪声可看

3、做是被测源信号的频率波动，而该波动范围在锁相环电路环路带宽内。这时锁相环会调整参考源频率跟随被测源的频率波动，这种情况下鉴相电路无法正常提取和测量被测源的相位噪声。因此，鉴相法测量结果将表现出对频偏小于锁相环环路带宽内的噪声，其噪声功率会表现出较大的衰减。因此锁相环电路的环路带宽是产生低频缺损问题的主要原因。5.1.2鉴相法测量的频率响应和低频缺损分析1.鉴相法测量电路频率响应分析如5.1.1所述，鉴相法测量中的低频缺损主要是由锁相环电路的环路带宽产生的，因此可由鉴相电路和锁相环电路的频率特性分析鉴相法测量中的低频缺损特性。图5.3为锁相环电路的模

4、型框图。isesHsGsos图5.3鉴相法测量中的锁相环电路原理框图如图5.3所示，is表示被测信号的相位信息，os表示参考信号的相位信息，es表示鉴相器输出的相位信息。由于鉴相法相位噪声测量中以鉴相器输出es为测量变量，图5.3中锁相环的布局与传统方式略有不同，将es作为输出，更便于分析鉴相电路特性。由于鉴相器后的低通滤波器将滤除鉴相器输出的和频分量，因此这里只考虑鉴相器输出的差频分量，即：eissso式(5.1)由图5.1和图5.3比较可知，鉴相法测量相位噪声时，

5、测量目的是要获得被测信号的相位信息is，但直接测量得到的是es，因此通过分析is和es的频域关系即可研究鉴相法测量电路的频率响应。由图5.3可得：1()s(s)式(5.2)ei1H(sGs)()鉴相电路和锁相环电路的模型参数如图5.4所示。其中K为鉴相器鉴相常数，p78第五章低频偏相位噪声测量技术K为环路滤波器传递函数，K为参考源调相灵敏度增益系数，K为分频器分频fon系数。在鉴相电路中K1。nis鉴相相器esKp分频频器KnosVCO环路滤波器KoKf图5.4鉴相和锁相电路模型参数由图5.3和

6、图5.4比较可知：Gs()KKK式(5.3)pfoHs()K1式(5.4)n将式(5.3)和式(5.4)代入式(5.2)得：1(()s()s式(5.5)ei1KKKpfo因此由鉴相电路中锁相环路的K、K、K参数，根据据式(5.5)即可求得鉴相pfo电路的提取相位(s)和输入信号相位(s)之间的关系，由此此可以分析鉴相法测量ei电路的频率响应。2.鉴相电路频率响应和低频缺损的MATLAB仿真为说明式(5.5)和上述鉴相电路频率响应和低频缺损分析方法，以下针对某鉴相法相位噪声测量电路的实际参参数在MATLAB软件中利用式(5

7、.5)分析其低频缺损性能。实验电路中鉴相器采用ADE-2混频器，参考源选用IQD频率产品的10MHz的VCXO，首先需要确定电路的K、K、K三个部件的参参数。pfo图5.5参数K的测量p79相位噪声频域测量方法研究混频器ADE-2的数据手册中未给出其增益K，可通过以下方法进行测量。将p两个相同的VCXO输入混频器。将VCXO的输出功率均设为10dBm，其频率设置具有微小的频率差。混频器的输出信号通过一个平行电容构成的低通滤波器，低通滤波器滤除混频器输出中的和频信号，保留差频信号。则低通滤波器输出为频率等于预设的微小频率差的正弦信号，该信号利用示波器

8、的测量结果如图5.5所示。由此可求得实验使用的鉴相器的鉴相常数K：pdV600mVKm285.05V/rad式(5.