【摘要】：相位噪聲是指頻率源在內(nèi)部的各種有源器件的影響下,其輸出信號(hào)相位的隨機(jī)變化,是衡量頻率源頻率穩(wěn)定度的重要指標(biāo)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展以及高性能微波振蕩器的出現(xiàn),商用的相位噪聲測(cè)量設(shè)備已經(jīng)不滿足當(dāng)前的需求,需要尋找其他能夠測(cè)量更低相位噪聲的方法。鑒頻法相位噪聲測(cè)量是一種準(zhǔn)確度較高,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的測(cè)量方法,然而傳統(tǒng)鑒頻法只存在理論上的可行性,因其功率損耗過大的缺點(diǎn)導(dǎo)致很難應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中。隨著光電技術(shù)的發(fā)展,基于光纖延遲線的鑒頻法得到了廣泛的應(yīng)用,其不需要參考源即可測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)更是使其成為高性能頻率源進(jìn)行相位噪聲測(cè)量的方法之一。本文首先對(duì)常用的各種相位噪聲測(cè)量方法的測(cè)量原理進(jìn)行了介紹,然后對(duì)鑒頻法進(jìn)行了深入研究,針對(duì)目前應(yīng)用廣泛的光纖延時(shí)自差的方法提出了改進(jìn)并設(shè)計(jì)了一套完整的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)。最后對(duì)相位噪聲測(cè)量的結(jié)果討論了不同的功率譜密度估計(jì)方法,根據(jù)估計(jì)的結(jié)果比較了他們各自的估計(jì)性能并找出一種適合相位噪聲測(cè)量的估計(jì)方法。本文的主要工作與貢獻(xiàn)如下:1.提出了一種改進(jìn)的基于鑒頻法的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng),使用可調(diào)諧光纖延遲線代替移相器,因此在調(diào)節(jié)相位時(shí)不改變自身的插入損耗,從而穩(wěn)定了混頻器本振端的功率,使混頻器的射頻端與中頻端保持嚴(yán)格的線性關(guān)系。2.通過進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)和系統(tǒng)搭建,使本文提出的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)并完成相位噪聲測(cè)量的功能。3.對(duì)幾種估計(jì)方法的估計(jì)原理和估計(jì)性能進(jìn)行了研究和比較。通過對(duì)同一相位噪聲測(cè)量原始數(shù)據(jù)使用了不同的估計(jì)方法進(jìn)行估計(jì),找出了一種相對(duì)適合相位噪聲測(cè)量的估計(jì)方法。
【圖文】：

一個(gè)正反饋環(huán)路以實(shí)現(xiàn)自振，光電振蕩器是１９９４年由美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的美籍華人逡逑ＳｔｅｖｅＹａｏ以及他的同事Ｌ．ＭＡｌｅｋｉ首次提出［９］，他們實(shí)現(xiàn)了第一臺(tái)單環(huán)路光電振蕩器，確逡逑定了光電振蕩器的基本結(jié)構(gòu)，如圖１－１所示［１°］，電光調(diào)制器將微波信號(hào)調(diào)制到光載波上，，逡逑調(diào)制后的光信號(hào)經(jīng)過一段長(zhǎng)光纖的傳輸后由光電探測(cè)器再次變?yōu)殡娦盘?hào)，之后經(jīng)過放大、逡逑濾波，又反饋回電光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)端，由此形成了一個(gè)閉環(huán)諧振腔，其中滿足逡逑（＃為正整數(shù)，＆為環(huán)路延遲時(shí)間）這個(gè)條件的頻率都會(huì)產(chǎn)生起振模式。逡逑相對(duì)于傳統(tǒng)微波振蕩器使用石英晶體、介質(zhì)諧振腔或者原子鐘作為儲(chǔ)能元件，光電振蕩器逡逑采用光纖代替它們，由于光纖的傳輸損耗極低，因此可以大幅度增加光纖長(zhǎng)度提高儲(chǔ)能時(shí)逡逑間，這樣環(huán)路的品質(zhì)因數(shù)大大增加，實(shí)現(xiàn)具有超低相位噪聲性能的微波信號(hào)輸出。逡逑Ｏｐｔｉｃａｌ逡逑激光器－－……尦’圓、；＜，？…0ＵｔｐＵｔ逡逑邐Ｔ邐、、Ｔ７、邐］逡逑Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ逡逑電子鏈路＞邐ｏｕｔｐｕｔ邐Ｊ邐杉逡逑Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ邐

件的影響會(huì)產(chǎn)生各種噪聲，例如熱噪聲和散彈噪聲，這些噪聲會(huì)對(duì)振蕩器振蕩信號(hào)的幅度、逡逑相位和頻率進(jìn)行調(diào)制，受到噪聲調(diào)制的影響，振蕩器輸出信號(hào)的頻譜將由一條離散譜線擴(kuò)逡逑散到載頻兩邊的邊帶［１１］（圖１－２），從時(shí)域上來看，就是其相位發(fā)生了隨機(jī)變化（圖１－３），逡逑因此短期頻率穩(wěn)定度也叫做相位噪聲。逡逑理想情況邐實(shí)際情況逡逑N人逡逑Ｃ0Ｑ邐ＣＯ邐ｃ0０邐ＣＯ逡逑圖１－２頻率源輸出頻譜理想與現(xiàn)實(shí)的對(duì)比逡逑圖１－３相位嗓聲的時(shí)域表現(xiàn)逡逑信號(hào)源的相位噪聲指標(biāo)直接影響了電子系統(tǒng)的性能，比如在通信系統(tǒng)中，誤碼率是衡逡逑量數(shù)據(jù)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)傳輸精確性的指標(biāo)，而較大的相位噪聲會(huì)導(dǎo)致較高的誤碼率，嚴(yán)重影逡逑響通信的準(zhǔn)確性［１２］。再比如雷達(dá)系統(tǒng)中，通過對(duì)反射電磁波的分析來探測(cè)目標(biāo)的位置，如逡逑果信號(hào)源的相位噪聲性能較差，就無法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確定位，嚴(yán)重情況下甚至?xí)鼓繕?biāo)淹逡逑沒在噪聲之中。而隨著光電振蕩器的出現(xiàn)，頻率源輸出信號(hào)的頻率越來越高，帶寬越來越逡逑大，相位噪聲越來越低，這使得對(duì)其進(jìn)行相位噪聲測(cè)量越來越困難，因此如何準(zhǔn)確地測(cè)量逡逑頻率源的相位噪聲也是一個(gè)重要的研究方向。逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN752.5

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本文編號(hào)：2702335