本文選題：相位噪聲 + 相位群特征　； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：時(shí)頻測(cè)控技術(shù)是測(cè)試計(jì)量、儀器儀表、電力通訊、導(dǎo)航定位、航空航天等領(lǐng)域的重要基礎(chǔ),它的發(fā)展直接關(guān)系到相關(guān)科學(xué)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和精度的提高。頻率穩(wěn)定度作為頻率源的重要指標(biāo),對(duì)時(shí)頻測(cè)控系統(tǒng)的性能有著重要影響。時(shí)域的阿倫方差和頻率的單邊帶相位噪聲是短期穩(wěn)定度的兩種主要表征形式,而單邊帶相位噪聲以其更明確的物理意義受到越來(lái)越多研究者的關(guān)注,對(duì)頻率源單邊帶相位噪聲的精確測(cè)量是時(shí)頻測(cè)控領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),產(chǎn)生了大量的相位噪聲測(cè)量理論和方法,出現(xiàn)了許多高性能的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)。傳統(tǒng)的相位噪聲測(cè)量方法和系統(tǒng),主要采用同頻鎖相的相位處理方法,測(cè)量時(shí)要求參考和被測(cè)信號(hào)頻率值相同且相位正交。當(dāng)參考和被測(cè)頻率不同頻時(shí),需要復(fù)雜的頻率變換線路進(jìn)行頻率歸一化,增加了頻率處理鏈路,提高了成本,引入了變換線路附加誤差,限制了傳統(tǒng)相位處理應(yīng)用面和測(cè)量精度的提高。應(yīng)用微電子技術(shù)對(duì)線路進(jìn)行改進(jìn),借助微處理技術(shù)對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化等都沒(méi)有從根本上解決傳統(tǒng)同頻相位處理中的高測(cè)量分辨率和寬頻率測(cè)量范圍間的矛盾�？紤]到周期性運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象及其相位問(wèn)題的普遍性,相位處理理應(yīng)具有更寬的頻率適用范圍、更高的測(cè)量分辨率,對(duì)于相位處理理論和方法的深入研究,探索如何將傳統(tǒng)的同頻相位比對(duì)和處理拓展到更廣的任意頻率信號(hào)間的相位直接比對(duì)和處理,具有重要的意義和研究?jī)r(jià)值。鑒于相位噪聲測(cè)量和相位處理方法中同頻比相的限制,本論文在深入分析任意兩個(gè)不同頻率信號(hào)間直接相位比對(duì)的相位差變化規(guī)律的基礎(chǔ)上,揭示了異頻信號(hào)間的相位群特征理論,并將該理論應(yīng)用于相位噪聲的測(cè)量,實(shí)現(xiàn)了基于相位群特征的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)的硬件功能模塊和軟件算法設(shè)計(jì),并進(jìn)行了系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和結(jié)果分析。同時(shí),探討了異頻信號(hào)間的相位群特征在頻率、相位差測(cè)量以及頻率鏈接中的應(yīng)用。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和的研究成果包括以下幾個(gè)方面:1.分析了頻率穩(wěn)定度和相位噪聲測(cè)量理論的發(fā)展和現(xiàn)狀,介紹了常用的相位噪聲測(cè)量方法和典型相位噪聲測(cè)量系統(tǒng),分析了基于同頻相位處理的相位噪聲測(cè)量方法的局限性。研究了相位噪聲的時(shí)域阿倫方差和頻域功率譜密度表征形式,闡述了阿倫方差和功率譜密度尤其是單邊帶相位噪聲的計(jì)算方法及其相互轉(zhuǎn)換的原理。2.研究了異頻信號(hào)間的相位群特征理論。在最小公倍數(shù)周期、等效鑒相頻率等概念的基礎(chǔ)上,分析了異頻信號(hào)間相位比對(duì)的相位差變化規(guī)律,揭示了異頻信號(hào)間相位差以最小公倍數(shù)周期為周期的相位群特征,即群間相位差變化嚴(yán)格一致的相位群同步特征,群內(nèi)相位差量化步進(jìn)的相位量化步進(jìn)特征。異頻信號(hào)間的相位群特征理論,對(duì)于簡(jiǎn)化頻率處理鏈路,提高時(shí)頻測(cè)量的分辨率及精度有重要的研究?jī)r(jià)值。3.研究了異頻信號(hào)間的相位重合檢測(cè)理論。對(duì)異頻信號(hào)間的相位群同步特征進(jìn)行了深入探討,分析了異頻信號(hào)間相位重合檢測(cè)模糊區(qū)的形成原因,發(fā)現(xiàn)了相位重合檢測(cè)模糊區(qū)的邊沿效應(yīng)。相位重合檢測(cè)模糊區(qū)及其邊沿效應(yīng)的研究,對(duì)于提高相位重合檢測(cè)以及相關(guān)時(shí)頻測(cè)量的精度,實(shí)現(xiàn)基于異頻相位處理的相位噪聲測(cè)量,以及解決更廣范圍內(nèi)高測(cè)量分辨率需求與有限的檢測(cè)分辨率之間的矛盾具有重要的研究?jī)r(jià)值和啟發(fā)意義。4.研究了基于異頻信號(hào)間的相位群特征的相位噪聲測(cè)量原理。探討了異頻信號(hào)間的相位群特征在相位噪聲測(cè)量中的應(yīng)用,利用異頻參考和被測(cè)頻率間的相位重合檢測(cè)構(gòu)成實(shí)際測(cè)量閘門,通過(guò)測(cè)量門時(shí)內(nèi)參考和被測(cè)頻率的計(jì)數(shù)值變化求得測(cè)量門時(shí)的起伏,實(shí)現(xiàn)近載頻單邊帶相位噪聲測(cè)量;同時(shí),通過(guò)測(cè)量門時(shí)內(nèi)參考和被測(cè)頻率間的相位重合檢測(cè)脈沖的個(gè)數(shù)及缺失脈沖位置的記錄求得相應(yīng)的相位起伏,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)載頻單邊帶相位噪聲的測(cè)量。5.完成了基于異頻信號(hào)間的相位群特征的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。給出了基于異頻信號(hào)間相位群特征的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)的總體方案,完成了系統(tǒng)的參考頻率源模塊、DDS及晶體濾波模塊、相位重合檢測(cè)和門時(shí)產(chǎn)生及計(jì)數(shù)模塊等的功能設(shè)計(jì)與電路實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)并編程實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的軟件算法,對(duì)系統(tǒng)的性能作了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和結(jié)果分析。6.探討了異頻信號(hào)間的相位群特征理論在時(shí)頻測(cè)控中的其它應(yīng)用。給出了基于精密移相的相檢寬帶測(cè)頻改進(jìn)方法,有效提高了參考和被測(cè)頻率呈倍數(shù)關(guān)系時(shí)的測(cè)量速度;給出了基于相位群同步的相位差測(cè)量方法,通過(guò)對(duì)由中介頻率與參考和被測(cè)頻率的相位重合檢測(cè)構(gòu)成的測(cè)量門時(shí)內(nèi)的被測(cè)和中介頻率計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)高分辨率的相位差測(cè)量;給出了基于相位群同步的頻率鏈接方法,利用異頻信號(hào)間穩(wěn)定的相位群同步特征,無(wú)需頻率歸一化即可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜頻率信號(hào)間準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度的高精度傳遞。
[Abstract]:In this paper , the phase noise measurement system is applied to the measurement of phase noise . The phase noise measurement system based on the phase group feature between different frequency signals is designed and realized . The phase noise measurement system based on the phase group feature between different frequency signals is designed and realized . The phase noise measurement system based on the phase group feature between the different frequency signals is designed and programmed to realize the phase noise measurement of the near carrier frequency single sideband phase noise .

【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM935.1

【共引文獻(xiàn)】

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6 趙航;電磁預(yù)兼容實(shí)驗(yàn)室的綜合校準(zhǔn)與評(píng)估技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

7 曲丁丁;基于LabWindows的仿真技術(shù)的研究與應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2014年

8 何慧征;數(shù)字式雙混頻時(shí)差測(cè)量系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)[D];北京工業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：1733954