該測試方法具有載波抑制、調幅噪聲測試功能,測試時不需要額外的參考源,不需要信號同步,頻率漂移不再是問題。但是該測試方法高頻時損耗較大,使得測試靈敏度較低,而且測試時需要校準,操作較為復雜。
3.2.3、鎖相環測試法
由于振蕩器的相位跳動,90度的相位偏移并不能時刻穩定。因此需要引人鎖相環路對相位進行鎖定,以保證兩路信號相位穩定的相差90度。
由于鎖相環路的引入會對相位噪聲測量帶來影響,在環路帶寬內,振蕩器的相位噪聲將會被改善,因此在測量過程中需要對環路帶寬內的相位噪聲進行修正。通過鎖相環的環路帶寬特性,可以計算出環路增益,從而可以對測量結果進行修正。
鑒相器法測試相位噪聲具有很多優點。其中一個重要優點是鑒相后信號的載波被抑制,接收機的中頻增益與載波電平無關,因此可以大大提高相位噪聲的測試靈敏度。另外,可以采用低噪聲放大器對鑒相后的信號進行放大,從而可以降低測量接收機的噪聲系數,從而進一步提高其測試靈敏度。
同時,對于信號中同時存在的AM噪聲和相位噪聲。可以通過調整兩路信號的相位差,使鑒相器可以分辨AM噪聲和相位噪聲。如果兩路鑒相信號相位相差90°,則鑒相后輸出對AM噪聲的抑制可以高達40dB,當兩路鑒相信號相位相差 0° 時,則輸出結果僅有AM噪聲。
該測試方法的另一優點是,相位噪聲的測試不在受參考源的限制,因為可以選擇非常好的相位噪聲的源作為測量的參考。
該測試方法還可以采用雙DUT法進行相位噪聲的測量,當存在兩個相同的高性能被測信號源時可以采用該方法,測量結果需要做3dB的修正。
但是,對于該測試方法也有相應的局限性,該方法設置相對復雜,測量前有時需要做測試校準和PLL參數計算;相對頻譜儀方法來說,鑒相器法的測量頻偏范圍較窄。同時,由于信號源特性除了相位噪聲指標外,還需要測量如諧波特性,雜散特性,鄰信道抑制比等指標,而該方法則無法完成這些測量,還需要用頻譜儀功能來實現。
3.3、數字相位解調測試法
針對以上測試方法的不足,目前最新的相位噪聲測試的方法為數字相位解調法。該測試方法可以直接進行I/Q解調測量, 轉換為Sf(f), 再計算L(f)。數字相位解調法無鑒相器和鎖相環,所以不需要進行環路帶寬修正,可以簡化校準過程。該測試方法可以測量CW相位噪聲,脈沖相位噪聲,附加相位噪聲,脈沖附加相位噪聲等多項指標。同時該測試方法具有極低的參考源相位噪聲、高速互相關,可以明顯提高測試的靈敏度。并且可以在大信號存在時測量小電平信號的相位噪聲。
4、脈沖信號相位噪聲測試原理和方法
脈沖調制信號的頻譜包含了中心譜線和不同PRF處的譜線。根據相位噪聲的定義,測試脈沖調制信號的相位噪聲就需要針對不同脈沖調制參數對被測信號進行濾波。
4.1、鑒相器法
與使用鑒相器法測試CW信號的相位噪聲相比,測試脈沖信號的相位噪聲指標就需要PRF濾波。對PRF濾波也有明確的要求:PRF濾波器必須帶內平坦度好、邊緣陡峭;不同的PRF頻率需要不同的PRF濾波器;PRF濾波器必須在PRF/2之內有平坦的通帶,在PRF之外有很大衰減;同時PRF濾波器衰減了PRF饋通,總之該PRF相當復雜,實現起來很困難,操作也比較復雜。
4.2、數字相位解調法
數字相位解調法得益于強大的數字處理能力,測試脈沖調制信號的相位噪聲實現起來就比較簡單,該測試方法具有與CW信號相位噪聲測試相同的結構框圖,沒有鑒相器,無需對參考信號進行脈沖調制。PRF濾波器和脈寬加時間門在DSP中實現,易于處理不同PRF,無需復雜的校準,也可實現脈沖附加相噪的測量。
使用數字相位解調法測量脈沖信號的相位噪聲首先采用零掃寬自動檢測脈寬和周期,檢測到脈沖信號之后可以自動的根據脈寬設置時間門長度,根據周期設置最大頻偏,然后進行測試。最大可測量頻偏為PRF/2,并且測試時間與連續波時相同。測試效率較高,操作相對比較簡單、方便。
5、其他相關測試
5.1、附加(殘余)相位噪聲的測試原理和方法
所謂附加相位噪聲是指由器件或電路附加的相位噪聲。例如放大器,上、下變頻器等。